В статье изложены факторы, определяющие дальнейшее развитие и внедрение технологий 3д печати в области технического обслуживания и ремонта автомобилей. Проведен анализ состояния условий применения технологии: тенденции развития материалов, пригодных для использования, методы печати, объемы возможного производства и характеристика изделий, получаемых путем 3д печати.
Ключевые слова: АТ, аддитивные технологии, автомобильная промышленность, ближайшее время, дальнейшее развитие, последующая обработка, материал, производство.
Современная 3D-печать использует металл и полимеры: твердые или гибкие, жесткие или мягкие, горючие или несгораемые, которые применяются везде — от производства и строительства, медицины и электроники до фэшн-индустрии и даже изобразительного искусства.
Технический вопрос не решен окончательно, поиск дальнейшей оптимизации продолжается непрерывно, но в общих чертах возможности 3D-печати стали обрисовываться: на современных принтерах можно распечатать многоэтажку, мост, ракетную дюзу, титановый скелет, авторское платье, мебель, арт-декор или ювелирные украшения. С накапливаемым опытом и новыми технологиями себестоимость готовой продукции непрерывно сокращается. Цена принтеров за последние пять лет упала на порядок: с десятков тысяч и миллионов до нескольких сотен и даже десятков тысяч долларов.
Все более актуальным становится вопрос практической и маркетинговой стратегии: что именно принесет миру переход от массового к индивидуальному производству? И в каких отраслях можно искать прибыль?
Существуют барьеры для непосредственного применений технологии, таких как: низкая скорость, высокая стоимость материалов и машин, необходимость последующей обработки и / или недостаточное качество. Ожидается, что машины и материалы станут дешевле, а скорость печати возрастет в ближайшее время, это позволит сделать технологию более доступной, следовательно, пригодной для дальнейшего применения. Но независимо от барьеров, технология в настоящее время уже используется для производства прототипов, оснастки и даже компонентов конечного непосредственного коммерческого использования.
Хотя некоторые считают, что AП станет следующей промышленной революцией, и что она заменит все другие технологии производства, сегодняшнее положение дел говорит о том, что эта технология не подходит ни для чего иного, кроме прототипирования. Более реалистичное представление о том, что собой представляет на данный момент эта технология, будет зависеть от многих факторов, например: назначение конечного изделия, типа машины, материала и т. д. Качество печати должно быть приемлемым для конкретного использования, а улучшения продукта должны перевесить затраты без ущерба для окружающей среды, безопасности.
Особенно интересна большая свобода дизайна, чем выше сложность компонента тем сложнее и дороже его производить. Для традиционного производства, такого как фрезерование, геометрическая сложность изделия будет значительным ограничением. Для формирующих процессов, такие как литье, это будет требовать разработки и производства специальной оснастки. Поэтому изделия произведенные по традиционным технологиям имеют условия, когда они более не являются экономически эффективными по сравнению с AП, и их может быть даже невозможно изготовить любым другим способом, кроме как с помощью AП.
Один частый вопрос относительно AП — зрелость технологии. Технологию возможно и даже уже целесообразно использовать в некоторых случаях для оснастки и для конечных продуктов. Однако для некоторых целей технология AП может никогда не стать достаточно зрелой по сравнению с другими производствами. При выборе методов производства всегда следует рассмотреть все альтернативы, если решение с использованием AП является более экономически эффективным или может продемонстрировать преимущества (например, сокращение времени производства или воздействия на окружающую среду).
Важно знать принцип работы конкретных машин, чтобы понять, какого результата возможно добиться и какой процесс выгоднее использовать. Доступные материалы и их свойства, экономика и т. д. все неразрывно связано с процессом конкретного технологического решения, поэтому рассматривать их лучше всего отдельно для каждого из категорий процессов.
Однако существуют и барьеры, особенно при массовом производстве, такие как низкая скорость, высокая стоимость материалов и машин, необходимость последующей обработки, нехватка качества и специально обученный персонал. С присущим AП возможностями, такими как преимущество в сложности, возможно обеспечить условия, которые будет перевешивать стоимость даже для больших партий.
Успех будущего применения аддитивных технологий в области ТО и Р всецело зависит от того, как они будут развиваться в ближайшее время. Были сформулированы 6 факторов, которые определят дальнейшее развитие и применение технологий в будущем.
1.Увеличение количества материалов, пригодных для применения
Уже сегодня для печати могут быть применены различные материалы, расширяющие сферу применения АТ в области ТО и Р. Однако из-за специфики процессов к этим материалам применяются повышенные требования, что негативно сказывается на их стоимости.
2.Улучшение качества и снижение требуемой постобработки изделий
Детали, получаемые с помощью большинства существующих технологий, проявляют непостоянство, вызываемое температурными нагрузками и внутренними напряжениями. Это выражается в низкой повторяемости, что вызывает проблемы для серийного производства. Для решения этого ведутся разработки, направленные на усовершенствование станков. Другой проблемой является точность готового изделия в сравнении с таким же, но изготовленным традиционным способом. Также для большинства изделий требуется постобработка, включающая снятие неиспользованного и поддерживающего материала и обработку поверхности. Для небольшой детали объем обработки будет мал, однако для крупной и сложной детали может потребоваться усовершенствование процесса постобработки.
3.Экономика АТ ограничена производством в малых объемах
Рентабельность в автомобильной промышленности определяется объемом. Учитывая огромные объемы, низкая скорость производства является существенным препятствием для более широкого применения АТ для непосредственного производства деталей, что делает высокоскоростную технологию востребованной областью для исследований. Повышение скорости печати стало одним из главных направлений в последние годы, но прорыва пока нет.
4.Производство крупных деталей
Одно из ограничений в автомобильной промышленности это геометрические ограничения современных технологий. Принимая это во внимание, более крупные компоненты, такие как панели кузова, которые производятся с помощью AТ, все еще должны быть соединены вместе посредством таких процессов, как сварка или механическое соединение. Чтобы преодолеть это, необходимо разработать недорогие технологии, которые смогут поддерживать большие размеры металлических. Уже ведутся значительные исследования.
5.Нехватка кадров
Использование любой новой технологии требует людей, обученных навыкам, специфичным для ее работы; и AТ не является исключением. Специфические навыки необходимы в области проектирования моделей; производства, эксплуатации и технического обслуживание машин AТ; подготовка сырья и управление; анализ процессов; и управление цепочками поставок и проектами. В настоящее время значительная часть необходимого обучения происходит непосредственно на рабочем месте. С расширением сфер применения возникнет большая потребность в формальных и обширных программах обучения и развития навыков. Эти программы требуют согласованных действий со стороны академических учреждений, поставщиков услуг и отраслей конечных производителей для стандартизации обучения и создания стабильной и способной рабочей силы.
6.Проблемы интеллектуальной собственности
Продукты AM не могут быть защищены авторским правом, но должны быть запатентованы на основе очевидного различия. Из-за отсутствия ясности в отношении того, что может быть защищено патентом, а что нет, существует вероятность распространения контрафактных компонентов.
Литература:
- Wycisk, Eric & Munsch, Maximilian & Schmidt-Lehr, Matthias. (2017). Ampower Insights: Additive Manufacturing — Make or Buy? 10.13140/RG.2.2.16262.68168.
- Рынок 3D печати в России и мире (Аддитивное Производство, АП / Additive Manufacturing, АМ), 2018. [Электронный ресурс]. — Режим доступа:http://json.tv/ict_telecom_analytics_view/rynok-3d-pechati-v-rossii-i-mire-additivnoe-proizvodstvo-ap-additive-manufacturing-am-2018-g-20190117060056
- Techno Guide. Принцип работы 3D принтера. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.techno-guide.ru/
- 3D печать. 3D принтеры. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://make-3d.ru/articles/chto-takoe-3d-pechat/
- Медицинский портал. 3D принтры. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.rk03.ru/medvideo/bioprinter/
- 3D today. Технологии 3D печати. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://3dtoday.ru/wiki/SLA_print/
- Lightweight Components Are Key to Fast Supercar. (2013). [Электронный ресурс]. — Режим доступа: www.stratasys.com/resources/case-studies/automotive/lamborghini
