在企业中创建添加剂中心的9个步骤


2018年,在UEC领土上-以名字命名的莫斯科机械制造企业 V.V. 切尔涅谢娃(Chernysheva)开始建立添加剂技术高科技中心/摄影:rostec.ru


您的制造公司,实验室,设计局或研究所是否已对增材技术的可能性有一个大致的了解,并正在考虑实施这些技术的问题? 在本文中,我们将告诉您在公司中组建添加剂技术中心时应考虑哪些因素,从何处开始,根据特定任务选择哪种技术,如何选择和培训专家。


首先:


1.我们确定必不可少的附加技术的行业和企业类型


引入3D打印的最有希望的领域是那些优先考虑优化或创建新型产品的领域:航空航天,核能和石油和天然气工业, 机械工程 ,能源,造船以及汽车 ,建筑和医学。 在铸造和金属加工行业中,3D打印机将是创建铸造模型,原型和工具的有效解决方案。


三维扫描和建模将在执行质量控制和逆向工程的任何地方找到应用(请参见第4节)。


以下组织对3D技术有需求:


  • 开发新型产品的企业设计与试验局;
  • 具有试生产的技术中心;
  • 研究机构和中心;
  • 直接与制造公司合作的大学。

2.我怎么知道我的公司是否真的需要3D技术?


是的,将创新应用在带来收益的地方是有意义的。 在做出决定之前,重要的是要考虑:


  1. 没有通用的[添加剂技术](https://blog.iqb-tech.ru/3d-printing-technologies)可以最大程度地解决所有生产问题。
  2. 每种3D技术都有优点和缺点。
  3. 选择3D打印机和/或3D扫描仪时,您需要继续执行任务。

今天的3D打印并不能声称取代传统方法。 增材制造已集成到现有的生产流程中,并提供了传统技术通常无法获得的解决方案,从而缩短了生产周期,从而大大节省了时间和成本。


要考虑的要点:3D打印仅适用于中试,实验或小规模生产。 如果设定了以下目标,贵公司将需要它:


  • 开发和生产具有独特特性的新产品;
  • 研发部
  • 原型设计,测试,技术解决方案测试;
  • 产品的优化/现代化,只能通过附加技术(复杂的几何形状,[减轻重量](https://blog.iqb-tech.ru/slm-asco-case),薄壁,内部通道等)来实现。

一个单独的限制可能是用于构建3D打印机的相机尺寸(这取决于技术和制造商)。


如果传统方法可以提供所需的性能,则如果您不需要开发新产品,优化其设计并改善产品特性,则组织一个添加剂中心是不切实际的。



已在萨马拉大学的基础上建立了混合添加剂技术中心,该中心使用选择性激光熔融技术,然后进行机械,电化学和热处理/图片:sgpress.ru


3.我们为某些任务选择3D打印技术


添加剂技术的选择完全取决于您希望从输出中获得什么。 您将需要考虑以下参数:产品尺寸,打印精度,产品强度和耐用性,用途(原型,演示模型或成品)。


考虑使用的基本添加剂技术和材料及其主要优点和缺点。


技术领域消耗品+--

SLA (激光光刻)


光敏聚合物


最高强度的型号;


最好的准确性指标之一;


完美的产品表面质量;


建立复杂形状和结构模型的能力;


3D打印机性能


较大的工作室容积(最大2.4 m);


由塑料制成的原型可以用作最终产品。


初期投资大;


房间和操作条件的特殊要求;


需要培训技术专家。


SLM (选择性激光熔化)


金属制品


最终产品的印刷;


产品的高精度,高密度和可重复性;


能够打印独特的复杂对象,包括最小的细节和带有内腔(尺寸最大为500毫米)的产品;


减轻体重;


节省材料(浪费为0.5%);


缩短研发周期;


所需的机械加工量极少,因此无需使用昂贵的设备。


最昂贵的添加剂技术;


房间和操作条件的特殊要求;


难以将3D解决方案集成到传统技术流程中;


需要培训技术专家。



SLS (选择性激光烧结)


聚苯乙烯,聚酰胺,尼龙和其他塑料,陶瓷,玻璃,复合材料,沙子成分


印刷模型的优异机械特性(聚酰胺-最耐用的塑料之一);


各种各样的材料;


高速打印;


创造具有复杂形状和纹理的产品的能力;


施工室尺寸大(最大1 m);


印刷单元和元素的原型和最终产品。



设备和材料的高成本;


需要处理在3D打印机上打印的产品的粗糙或多孔表面;


房间和操作条件的特殊要求。

FDM(层沉积方法)


热塑性塑料


最实惠的3D打印技术;


高建造速度;


能够打印大型物体(最大2 m)。

最大的表面粗糙度(质量取决于喷嘴和消耗品的直径);


塑料传播的风险;


对极端温度过敏。


MJP / MJM多墨水 3D打印)



高速打印;


最大的结构细节和精度(最大14微米);


增材安装的易操作性;


连续运行的可能性。

主要是功能原型;


昂贵的消耗品;


模特容易受到阳光的伤害。



MJP / MJM(多墨水3D打印)


光敏聚合物



高速打印;


具有各种特性的各种模型材料;


成品模型和原型具有出色的物理和机械性能;


易于安装附加装置。


主要是功能原型;


模特容易受到阳光的伤害。



现在,您可以选择适用于生产任务的3D打印技术(您可能需要使用不同技术的几种附加安装):


  • 功能原型和测试:SLA,SLS,MJP,FDM。
  • 原型制作,演示样品的生产:SLA,SLS,FDM。
  • 人体工程学检查,产品收集测试:SLA,MJP /光敏聚合物
  • 用塑料生产最终产品:SLA,SLS,FDM。
  • 装配体和复杂结构的最终金属零件的生产(包括产品优化的任务是减轻重量,将零件中的几种元素组合成全金属等):SLM。
  • 创建精铸模型,工业设备模具的主模型:SLS,MJP /蜡。
  • 创建用于在可燃模型上铸造的主模型:SLA,MJP /光敏聚合物。
  • 快速模具制造:SLA,FDM。
  • 进行实验:SLA,MJP /光敏聚合物。

4.您还将需要3D扫描


3D扫描仪和用于处理接收到的数据的软件是现代企业必备的工具。 3D扫描可用于产品生命周期管理的任何阶段,从而可以减少开发阶段的时间和成本,并加速产品在市场上的发布。



季赫温汽车制造厂的模型车间的标记Daniil Zhidkov使用Creaform HandySCAN 3D 3D扫描仪创建了三维铸件模型。 这款便携式3D扫描仪可让您在手头没有尺寸和图纸的情况下创建零件模型,这极大地方便了设计师的工作。/ tvsz.ru


使用3D扫描仪和专用软件,您可以更有效地解决以下任务:


  • 产品和设备的几何形状控制,输入和输出控制;
  • 用于零件的现代化,维修,修复的逆向工程;
  • 获取CAD模型。

3D扫描设备可提供每米20-50微米的精度。 如果这些精度参数不适合您,请继续使用坐标测量机。 但是,在测量速度,便携性和成本方面,3D扫描仪远远落后于CMM。


5.我们计划预算


3D扫描仪的附加安装价格从一千五百欧元(FDM)到几百万欧元(SLM)不等,从20到13万欧元。


打印机的最终成本取决于所选的设备配置和许多其他因素,因此在组织添加剂中心的初始阶段很难命名这些数字。 此外,您必须考虑相关的成本( 3D打印的材料 ,附加设备,能耗等)。


6.在购买设备之前检查3D技术如何工作


是否想对您的问题进行预测试? 在iQB Technologies 快速原型制作中心,您可以订购使用蜡,光敏聚合物和石膏进行3D打印以及3D扫描和3D建模的测试服务。 拥有便携式3D扫描仪的专家可以前往俄罗斯各地的企业。


7.附加设备


根据增材安装的类型,可能需要其他设备。 例如,对于SLA打印机,您需要一台UV相机,使成品固化。 最先进的设备是金属3D打印机 ,它们需要:


  1. 马弗炉可减轻残余金属应力;
  2. 午睡,皮带锯或EDM以去除支撑物;
  3. 喷砂或喷砂室,用于对产品进行后处理并改善表面质量。

选择3D打印机之后,您将与我们的专家一起找出需要哪些其他设备。


8. 3D打印机操作的特殊要求


场所和操作条件可能有特殊要求,例如,提供适量的电力和空调。 最严格的要求适用于带有金属的3D打印系统-由于金属粉末在惰性气体环境中烧结的危险,因此必须遵守安全措施(确保机器在操作过程中,穿着防护服时的密封性)。


这是金属3D打印机的标准要求示例:


  • 三相电压380 V,工作模式功耗7 kW,峰值最高12 kW;
  • 向机器供应惰性气体(3-5瓶);
  • 最佳的房间空调系统(从18到23°C)-在空气干燥模式下;
  • 压缩机或带压缩空气的管路供应4个大气压;
  • 用于清洗过滤器和产品的处理水。


隶属于联合发动机公司的ODK-Saturn Rybinsk企业正在积极地使用添加剂技术生产燃气轮机/照片:rostec.ru


9.我们培训添加剂技术中心的专家


添加剂实验室的员工是3D打印机的设计者和操作员,其人数取决于设备的组成和工作量。 如果一位操作员足以用于专业3D打印系统,那么对于工业(SLA,SLS,SLM),至少需要两名经过培训的专业人员,因为此类设备的停机成本非常高。


如果运算符和构造函数是不同的人,则是最佳选择。 设计人员使用专用软件设计用于增材制造的产品,并且了解如何应用适当的方法,并且操作员更多是技术人员,他在最终产品中体现了设计人员的远见。 同时,3D打印机的操作员应该是富有创造力的人,是具有较高技术教育水平的专家,他们喜欢学习并且对创新充满热情。 正确选择打印机设置可以达到较高的打印质量。 这可能是非常困难的任务:例如,在SLM机器中,可以在构造过程中更改170个开放参数。


在我们的培训中心,您将被培训在3-4天内使用工业3D打印机。 还提供有关3D扫描的培训程序以及用于处理扫描数据(Geomagic Control X / Design X / Wrap )和准备打印模型( Materialize Magics )的基本软件产品。 还提供了长达12天的扩展综合计划。


结论


我们希望本文将帮助您决定3D技术的选择,并采取进一步措施来创建增材实验室。


我们发现3D打印仅适用于中试,实验或小规模生产,主要用于高科技行业。 在开发新型产品或改进现有产品种类,创建原型和设备时,添加剂技术将优化生产过程 。 3D扫描可以在执行质量控制和逆向工程任务时减少开发阶段的时间和成本。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN448678/


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