Возможности и ограничения 3D-печати

Ускоряем разработку продукта, сокращаем затраты с помощью цифровой производственной платформы.
Получить мгновенную оценку
Загрузка в производство за 5 мин.

3D-печать активно развивающаяся технология, она имеет ряд принципиальных отличий от традиционных способов производства. Ниже мы рассмотрим наиболее важные преимущества и недостатки\ограничения, которые необходимо знать для оценки потенциала применения и вектора развития 3D-печати.


Преимущества 3D-печати

+ Сложная геометрия изделий без дополнительных затрат

3D-печать позволяет легко изготавливать сложные формы, многие из которых не могут быть изготовлены традиционными способами. Аддитивный принцип технологии позволяет усложнять геометрию изделия не меняя стоимость производства. Детали со сложной структурой, оптимизированные для 3Д-печати, стоят столько же сколько и более простые детали, разработанные для традиционного производства (а иногда даже дешевле, поскольку используется меньше материала).

+ Низкие затраты на изготовление одного изделия

При отливке детали обязательно требуется изготовление уникальной литьевой формы, производство которой составляет от десятков до сотен тысяч. Для того чтобы окупить эти затраты, необходимо произвести большой тиражи изделий.

3D-печать не требует изготовления специального инструмента или оснастки, поэтому затраты на запуск значительно меньше. Стоимость напечатанной детали зависит только от количества использованного материала, времени, которое потребовалось машине для его печати, и последующей обработки, если таковая требуется. 

+ Подготовка изделия к производству

Задумывались ли вы, почему рынок насыщен стандартными продуктами\решениями? По причинам, которые мы только что упомянули, при традиционном производстве дешевле производить и продавать потребителю серийные продукты.

Технология 3D-печати позволяет легко вносить изменения в изделие. Поскольку затраты на запуск достаточно низкие, чтобы создать уникальное изделие, нужно просто изменить 3D-модель. Каждый элемент может быть подкорректирован в соответствии с потребностями покупателя, не приводя к росту затрат на производство.

+ Недорогое прототипирование

Прототипирование на сегодняшний день одна из основных областей применения 3D-печати. Производство прототипа становится недорогим и быстрым этапом разработки изделия благодаря новой технологии.

Детали, напечатанные на 3D-принтере, как правило, готовы в течение нескольких часов, а заказы, отправленные в профессиональное промышленное бюро (с традиционными производственными технологиями) будут готовы не быстрее чем через 5-7 рабочих дней.

Скорость прототипирования значительно ускоряет цикл проектирования. Продукты, которые потребовали бы 5-6 месяцев разработки, теперь могут быть готовы всего за 8-10 недель. 

+ Большой выбор материалов

Самыми распространенными материалами для 3D-печати, используемыми сегодня, являются пластмассы. 3D-печать металлами находит все большее число промышленных применений.

3D-печатные детали сегодня могут иметь высокую термостойкость, прочность или жесткость и даже быть биосовместимыми.

Композитные материалы, используемые для 3Д-печати, могут содержать металлические, керамические, деревянные или углеродные частицы. Такие материалы позволяют производить изделия с уникальными свойствами.

 

Ограничения 3D-печати 

- Более низкая прочность и анизотропные свойства материала

Напечатанные детали чаще всего обладают неоднородно распределенными по объему физическими свойствами: поскольку они создаются послойно, детали более хрупкие примерно на 10-50% по одной из осей. Таким образом пластиковые напечатанные детали чаще всего используются для нефункциональных применений (во избежание критических нагрузок).

Тем не менее, такие технологи как DMLS[1], позволяют производить металлические детали с превосходными механическими свойствами. Это дало возможность использовать технологию в таких областях, как авиакосмическая и медицинская промышленность.

- Не конкурентоспособная цена при массовом производстве

3D-печать не может конкурировать с традиционными производственными процессами, когда речь идет о массовых продуктах. Отсутствие специальной оснастки приводит к тому, что затраты на запуск производства не высоки, с другой стороны, это приводит к тому, что цена за единицу продукта снижается незначительно при больших тиражах.

В большинстве случаев целесообразность использования 3Д-печати теряется при производстве более 100 единиц продукта в зависимости от материала, процесса 3D-печати и дизайна детали.

- Ограничения по точности и допускам производства

Точность 3D-печати зависит от вида печати и настройки принтера. Как правило, детали, напечатанные на настольном 3D-принтере FDM[2], имеют самую низкую точность и будут печататься с допуском ± 0,5 мм. Например, если вы проектируете отверстие диаметром 10 мм, его истинный диаметр после печати будет составлять от 9,5 мм до 10,5 мм.

Другие виды 3D-печати предлагают более высокую точность. Например, принтеры Industrial Material Jetting и SLA[3] способны производить детали с точностью до ± 0,01 мм.

Металлические изделия, напечатанные с использованием технологии DMLS или SLA, обычно дорабатываются с помощью ЧПУ, чтобы улучшить допуски и качество поверхности.

- Постобработка и удаление поддержки

Отпечатанные детали редко готовы к использованию сразу после печати, обычно требуется провести дополнительную постобработку.

Построение поддержки требуется в большинстве процессов 3D-печати. Поддержка – это нефункциональная\вспомогательная часть изделия, которая печатается вместе с деталью. В процессе постобработки поддержка полностью удаляется, но могут оставаться следы в местах прикрепления материала поддержки к детали. Такие области требуют дополнительных операций для достижения высокого качества поверхности (шлифование, полировка, покраска).



[1] DMLS – от англ. Direct Metal Laser Sintering


[2] FDM – от англ. Fused Depsition Modelling


[3] SLA – от англ. Stereolithography