3D打印在制造業(yè)中的好處

我們最近介紹了3D打印在制造業(yè)中的好處，概述了在當(dāng)今快節(jié)奏的制造環(huán)境中，運(yùn)營(yíng)效率和適應(yīng)性比以往任何時(shí)候都更加重要。

無論您是希望簡(jiǎn)化生產(chǎn)工作流程的運(yùn)營(yíng)經(jīng)理，還是負(fù)責(zé)解決復(fù)雜設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的工程師，3D打印都已成為現(xiàn)代制造業(yè)的變革工具。

本文將探討3D打印如何在整個(gè)制造業(yè)中應(yīng)用，從定制工具和快速原型到按需備件生產(chǎn)，重點(diǎn)介紹現(xiàn)實(shí)世界的例子和專業(yè)人士在運(yùn)營(yíng)中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。

定制夾具、固定裝置和工具

在整個(gè)制造業(yè)中，夾具、固定裝置和工具在確保產(chǎn)品質(zhì)量、裝配精度和生產(chǎn)速度方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)上，制造這些組件需要耗時(shí)的加工和高昂的成本，特別是對(duì)于定制解決方案。3D打印允許一種更快速、高效和經(jīng)濟(jì)高效的方式來生產(chǎn)這些零件。

我們的幾個(gè)客戶，如ERIKS、大眾汽車、蔡司和IME Automation，已經(jīng)采用了3D打印技術(shù)來創(chuàng)建各種夾具和固定裝置，以簡(jiǎn)化和提高其制造能力。

這里有幾個(gè)例子：

ERIKS-電機(jī)和鉆頭對(duì)齊夾具

例如，電機(jī)夾具的實(shí)施使組件的組裝更容易，最大限度地減少了組裝錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，同時(shí)使過程加快了3倍（之前組裝時(shí)間約為3分鐘，現(xiàn)在縮短到1分鐘）。

根據(jù)ERIKS：

對(duì)我們來說，3D打印的主要好處是速度。我們能多快拿到東西？這就是3D打印機(jī)是你能得到的最快的選擇。我可以在一天下午2點(diǎn)開始打印作業(yè)，第二天早上我走進(jìn)辦公室，現(xiàn)在我已經(jīng)準(zhǔn)備好了工具。因此，這就是我們選擇3D打印而不是傳統(tǒng)方法的主要原因。成本對(duì)我們來說是一個(gè)附帶的好處。

制造工具

大眾汽車Autoeuropa已轉(zhuǎn)向3D打印，以生產(chǎn)其生產(chǎn)線中使用的絕大多數(shù)工具，工具開發(fā)時(shí)間縮短了95%，成本降低了91%（每年節(jié)省約375.000美元）。

以升降門徽章為例，采購(gòu)該零件最初成本約為400歐元，周轉(zhuǎn)時(shí)間為35天

通過3D打印，該項(xiàng)目在4天內(nèi)完成，成本降至每件10歐元

蔡司-轉(zhuǎn)接板和標(biāo)簽放置規(guī)

對(duì)于卡爾蔡司光學(xué)元件公司來說，在制造用于工業(yè)測(cè)量和質(zhì)量保證目的的顯微鏡、多傳感器機(jī)器和光學(xué)傳感器時(shí)，精度至關(guān)重要。

他們實(shí)施了UltiMaker的3D打印技術(shù)，不僅使他們能夠?yàn)榕可a(chǎn)中的每臺(tái)顯微鏡創(chuàng)建定制的適配器板，簡(jiǎn)化了流程，而且使為客戶支持這些零件變得更加容易，因?yàn)閭浼梢园葱璐蛴〔l(fā)送到客戶的位置。以前，他們必須生產(chǎn)幾個(gè)零件，將它們安裝在一起，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，這是一個(gè)更昂貴、更耗時(shí)的過程。

再舉一個(gè)例子，標(biāo)簽放置規(guī)以前是由聚甲醛（POM）制成的，如果掉落，尖角會(huì)導(dǎo)致破損。再加上POM傳統(tǒng)上是通過注塑或擠出制造的，這本身就是一個(gè)昂貴的過程，通常需要數(shù)控加工來制造所需的零件。

相比之下，新的3D打印量規(guī)允許產(chǎn)品毫不費(fèi)力地滑入和滑出工具，同時(shí)也不那么脆弱，更耐磨，可以打印以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的公差，同時(shí)打印時(shí)間僅為3小時(shí)，每個(gè)零件2.20歐元。

IME自動(dòng)化-盒子折疊夾具

IME Automation專注于為制造商構(gòu)建定制自動(dòng)化機(jī)器人領(lǐng)域的精度、效率和創(chuàng)新，轉(zhuǎn)而采用3D打印來測(cè)試和創(chuàng)建廣泛的應(yīng)用程序，使其在制造過程中更加敏捷和靈活。

其中一個(gè)最著名的例子是，他們開始使用3D打印技術(shù)，即他們的專利盒子折疊夾具。

用于安裝或折疊紙箱的客戶以前必須購(gòu)買現(xiàn)成的紙箱安裝機(jī)或功能齊全的裝盒機(jī)，這些裝盒機(jī)很大，成本高昂，并且由于需要很長(zhǎng)時(shí)間來適應(yīng)變化，因此沒有靈活性。

IME Automation開發(fā)的3D打印折疊盒夾具改變了游戲規(guī)則，因?yàn)樗鼈兛梢栽诓坏?分鐘的零件轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)迭代各種形狀和尺寸。

快速原型制作和最終用途零件生產(chǎn)

如前所述，3D打印允許從CAD模型直接制造原型，無需復(fù)雜的工具或模具。這種能力大大縮短了開發(fā)周期，使設(shè)計(jì)人員能夠以高度的速度和靈活性測(cè)試、修改和驗(yàn)證設(shè)計(jì)。

與傳統(tǒng)的減材制造工藝不同，增材制造允許以較低的成本和復(fù)雜性創(chuàng)建具有復(fù)雜幾何形狀、懸垂和有機(jī)形狀的設(shè)計(jì)。這一固有特性使3D打印能夠彌合原型制作和大規(guī)模生產(chǎn)之間的差距，使公司能夠生產(chǎn)最終用途的零件，而不需要昂貴耗時(shí)的工具。我們的客戶Sylatech和Snow Business在這方面提供了一些很好的例子：

Sylatech-游艇螺旋槳原型

作為一家熔模鑄造公司，Sylatech以前無法在不使用模具熔模鑄造的情況下測(cè)試設(shè)計(jì)功能，這是一個(gè)耗時(shí)且昂貴的過程，通常需要三到四周的時(shí)間，客戶每件模具支付2000-4000英鎊。再加上大約30%的工具需要進(jìn)行某種更改，這可能會(huì)花費(fèi)高達(dá)900英鎊，很容易看出他們?yōu)槭裁葱枰粋€(gè)解決方案來縮短交付周期和降低成本。

使用UltiMaker的3D打印技術(shù)，他們能夠?qū)⒂瓮菪龢拈_發(fā)時(shí)間從四周縮短到三天，并將總成本從17100英鎊降至15660英鎊（包括鑄造工具成本）。

考慮到3D打印只需要更改5%的工具，Sylatech的UltiMaker 3D打印機(jī)的投資回報(bào)率不到3個(gè)月。

雪業(yè)務(wù)-雪機(jī)噴嘴

snow Business在電影和電視效果制作的人造雪行業(yè)擁有超過35年的經(jīng)驗(yàn)，利用3D打印為其機(jī)器制作原型、功能測(cè)試和創(chuàng)建最終零件。例如，他們的造雪機(jī)上的噴嘴可以在7小時(shí)內(nèi)內(nèi)部3D打印，每個(gè)2.50英鎊，從而消除了對(duì)SLS服務(wù)的需求，SLS服務(wù)需要7天時(shí)間，每份訂單最低125英鎊。他們估計(jì)，他們的UltiMaker打印機(jī)在短短兩周內(nèi)就收回了成本。

按需備件和維護(hù)

在傳統(tǒng)制造業(yè)中，維護(hù)機(jī)械或生產(chǎn)線的備件庫(kù)存通常需要對(duì)庫(kù)存和存儲(chǔ)空間進(jìn)行大量投資。更換零件的交付周期過長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致成本高昂的生產(chǎn)延誤。

3D打印通過直接在現(xiàn)場(chǎng)按需生產(chǎn)備件消除了這些挑戰(zhàn)，除了在維護(hù)操作中具有更大的靈活性和成本效益外，制造商還可以利用3D打印來延長(zhǎng)現(xiàn)有機(jī)械的壽命，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出OEM的支持周期，這是一個(gè)經(jīng)常被低估的好處，直接轉(zhuǎn)化為更低的生產(chǎn)成本和更高的生產(chǎn)正常運(yùn)行時(shí)間。

我們的一些客戶，如Trivium和喜力，正是出于這個(gè)原因整合了UltiMaker的生態(tài)系統(tǒng)：

Trivium-輸送機(jī)進(jìn)料蝸桿和硅膠密封墊

在Trivium的案例中，原始的包裝機(jī)已經(jīng)磨損，供應(yīng)商不再提供，通過CNC銑削等傳統(tǒng)方法制造它成本高昂且耗時(shí)。用ABS等低成本材料3D打印零件，使他們能夠驗(yàn)證設(shè)計(jì)，并改用碳增強(qiáng)尼龍網(wǎng)，這是一個(gè)耐用的替換零件，使其能夠保持生產(chǎn)。

同樣，不同機(jī)器所需的硅膠密封件和墊片所需的模具要么太貴，要么像進(jìn)料輪一樣不再可用。

Trivium使用60微米層高的ABS印刷，能夠清理光滑準(zhǔn)確的硅膠模具，可以根據(jù)需要重復(fù)使用和重新印刷，節(jié)省時(shí)間和金錢。

喜力止動(dòng)器工具

在塞維利亞工廠實(shí)施3D打印技術(shù)后，喜力能夠在產(chǎn)量、正常運(yùn)行時(shí)間和安全性方面改進(jìn)其制造工藝。我們建議您進(jìn)一步了解海肯如何通過3D打印確保生產(chǎn)連續(xù)性，以獲得更全面的應(yīng)用列表，但對(duì)于這個(gè)例子，我們想展示他們的止動(dòng)工具。

作為一種用于松開或擰緊瓶子標(biāo)簽導(dǎo)向輪立柱的定制工具，該工具的3D打印版本比之前的CNC加工版本便宜70%，并且可以在一天內(nèi)完成，而不是三天。