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3D打印與製造業融合的五個步驟

2018-03-09 09:25:27 中國鑄造網 點擊數:

發言人:捷普集團數字製造業務開發部總監Geoffrey Doyle

作為一個常年服務於3D打印服務產業的人,我深知為了得到最終的3D打印部件需要經過多少反複嚐試。這對於完善3D打印工藝是至關重要的,特別是在測試時間少且錯誤空間有限的情況下,實現3D打印的主流生產。

3D打印已經成為縮短新產品開發(NPI)周期和加速各種產品上市時間的有力法寶。當很多領域剛開始考慮采用3D打印進行加工或小批量生產時,航天、牙科和醫療等行業早已從中受益。

                                         “海報”產品——部件加固:GE的3D打印燃油噴嘴。

為了將3D打印技術應用於可行的生產解決方案中,公司必須采取最佳的實踐方法來降低風險,並且從產品設計到交付這一過程中必須保持嚴謹的製造態度。

以下為入門指導的五個步驟:

第1步:識別恰當項目;避免入坑

第一步要求嚐試解決的商業問題相關的執行、設計、操作管理人員及供應鏈團隊站在同一陣營,因為團結合作是項目成敗的關鍵。如果未達成統一意見,這個項目將會被總裁否決,就算得以進行,也會因意見不統一而告終,進而未來的3D打印項目將麵臨更加艱難的前行道路。

避免“複雜程度不受約束”的陷阱也同樣重要。雖然3D打印推崇無約束設計,但那些令人難以置信的錯綜複雜的設計並不是最佳的解決方案。為了推進3D打印技術,首先要從識別恰當的項目、理想的零件及最佳商業案例入手。

最近,捷普集團利用了3D打印技術來幫助一個行業客戶製造出適用於卡車的“內部”風管。客戶隻需要小批量的風管,所要求的材料和外觀也很適合被3D打印。最終,此項目大獲成功,堪稱利用3D打印技術創造利益的經典案例,為後期的應用發展的分析,提供一個很好的參照物

第2步:建立商業案例,了解“真實成本”的影響

建立商業案例需要分析經濟狀況,這不僅指每部分的價格,還包括將3D打印融入製造過程的全部成本。實際成本包括占地、水電費、折舊、維護、檢測、包裝、運輸等。相關的實際成本項目還在繼續增加,但這些經常被製造領域外的團隊成員忽視。

3D打印和傳統製造法之間的一對一成本對比需要認真分析、確定所有變量,如縮短交貨期或減少庫存量等。一些變量與研發環節具有密切聯係,有的變量則與供應鏈環節具有密切的聯係,所以作為一名主要決策者有必要考慮到質量、成本和風險的各個方麵。

第3步:帶領業務和供應鏈團隊踏上3D打印之旅

大多數的全球製造解決方案提供商都擁有業務運營和供應鏈專家團隊,來負責降低生產和製造生命周期中每一階段的風險。供應鏈風險通常與質量和成本有關,但風險來源不止於此。如果一個價值1美分的螺栓采購來源單一且不易購買,那它給公司產品所造成的風險同一個價值數百或數千美元的零件相當。

由於采購環節存在重大風險,這值得考慮采用多種3D打印技術或解決方案來減輕風險。同擁有3D打印技術成功案例的可靠製造合作夥伴合作是降低風險的另一種方式。

然而,業務和采購團隊必須結伴踏上3D打印的旅程,以便能夠識別出化解投資風險及開辟市場需求的機遇。配置這些關鍵人員來贏得更多基本業務可以使他們成為3D打印的勝出者,最終為更廣泛的應用鋪路。

      第4步:時刻保持嚴謹的製造態度

世界一流品牌期待其生產製造夥伴提供最好的產品。不管是使用傳統製造方法還是使用增材製造技術,質量始終是最重要的。對材料、工藝和設備(MPM)及完整供應鏈的整合進行大量的確認和驗證是任何製造商將3D打印技術應用到解決方案中的入門門檻。 

為了確保能長時間保持始終如一的製件質量和機械完整性,需要時刻注意並保持嚴謹的製造態度,這一點與傳統製造方法無異。值得注意的是,供應商認證涉及各個方麵,包括嚴格的標準和審計要求。例如,捷普集團最近與要求嚴苛的醫用植入物大製造商合作,要求包括包裝檢查潔淨室、質量保證/質量控製、MPM認證與鎖定及完整的審計試驗、後期處理、包裝消毒和循環利用。

嚴謹的工藝過程保證了工藝複現性和設備的充分利用,這一點對於增材製造設計(DfAM)至關重要,特別是在特殊工藝過程和設計支出方麵。首先,公司應當小心謹慎地開展DfAM,在複雜的設計意味著附加值增加的同時,也意味著成本的增加,如何找尋中庸之道是一個重要議題

                                   采用PA12材料和蒸汽拋光後加工處理將“內部”風管打印在HP的MJF平台。

第5步:教育、傳教和吸引涉眾

為推動3D打印的發展,最主要的是展現其裏程碑和分享早期的成功案例,讓客戶可以設想哪些事物對他們來說可行。此外,與3D打印行業內的關鍵人物開誠布公的交流非常有利於推動3D打印行業整體向前發展。

記住,您的首要目標應該是明確了解3D技術發展的進度,燃起對當前及未來3D打印技術可行性的想象。在恰當的時間選擇恰當的受眾也是有必要的,這就解釋了為什麽在產品研發階段聘用設計工程師至關重要。為此,公司必須確保設計工程師理解3D打印的價值並知曉引進3D打印的全部方法。列舉如下:

·  產品改進 – 更好的性能,如發動機高度傳熱

·  成本優勢與零部件整合(多個零件組成一個零件)——海報中的孩子指的是GE的3D打印燃油噴嘴,該裝置由大約20個零件組成。

·  輕量化,采用增材設計方法減輕零件重量——采用拓補優化來減輕即將進入太空中的##的重量

·  縮減成本,如材料和模具成本——采用相同的製造方法設計結構和原型

·  加快進度,加快上市——傳統原型製作,也可加速自動化進程和供應傳統尺寸的製造裝置與填充料。

·  新業務模式,包括個性化定製、小批量/高混合製、單位成本、分布式製造/本地間製造

對於大多數公司而言,3D打印旅程才剛開始。采取重實效方法和最優方法可以幫助早期采納者縮小將3D打印應用於主流製造方麵的差距。如借用比爾蓋茨的某些智慧,yoPLAY有可能會過高預期了在一年內可以完成的工作、但是若以十年為限,所能完成的又遠超yoPLAY的期望。。雖然3D打印技術目前的接受程度並不確定,但3D打印技術必定會成為未來製造業不可磨滅的印記。

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