Аддитивное производство (AM) металлических деталей меняет правила игры. Технология переживает взрывной рост и признание во многих отраслях. Лидеры бизнеса стремятся внедрить и использовать эту революцию для достижения конкурентного преимущества. Быть в курсе этой волны изменений является стратегическим императивом для производителей, потому что нельзя игнорировать преимущества аддитивной технологии перед традиционными методами производства. Задайте эти вопросы, чтобы найти оборудование, которое наилучшим образом соответствует вашим уникальным потребностям бизнеса.
В чем разница между процессами?
Мир аддитивного производства любит аббревиатуры. Почти невозможно перечислить их все в кратком обзоре, поэтому вместо этого давайте сосредоточимся на наиболее распространенных акронимах, связанных с процессами аддитивного производства.
Подавляющее большинство металлических принтеров, используемых сегодня, основаны на технологии плавления в порошковой подложке, при которой слой мелкодисперсного металлического порошка распределяется по всей поверхности станка. Затем выбранные области слоя порошка соединяются со слоем под ними, и процесс повторяется слой за слоем до тех пор, пока вся часть деталь не будет выполнена из слоёв порошка.
Плавление обычно осуществляется с помощью мощного лазера. Исходя из этого, вот некоторые отраслевые направления аддитивной технологии: общие поавление, включая прямое лазерное спекание металла (DMLS), селективное лазерное плавление (SLM), прямое лазерное плавление металла (DMLM) и лазерное нанесение, относятся к одному процессу. Технология сварки в порошковом слое наносит тонкий металлический порошок на зону формовки, а затем расплавляет его до нижнего слоя, пока не будет построена вся деталь.
Конкурирующие поставщики оборудования для аддитивного производства используют одинаковые лазеры и тот же самый основной процесс плавления, единственное отличие - маркетинговые названия. Так что, если отраслевые конкуренты используют одни и те же лазеры и те же технологии, как их можно сравнить? Вот где все становится интересным. Основные различия заключаются в том, как машины спроектированы и работают. Эти различия могут ускорить или помешать вам получить преимущество в конкурентной борьбе.
Один размер действительно подходит всем?
Исторически стандартным размером станка для лазерных термоядерных установок с порошковым слоем является платформа размером 250 на 250 мм с высотой сборки от 250 до 300 мм. Этот размер остался у большинства поставщиков, но не у всех. Прочитайте спецификации оборудования и поймите разницу, которую вы можете получить выбирая станок с немного большей областью формовки. Стремясь упростить задачу, многие поставщики применяют универсальный подход к конфигурации области формовки. Это может удовлетворить ваши потребности сегодня, но обязательно подумайте о перспективе, как о краткосрочной, так и о долгосрочной.
Некоторые факторы, которые вы должны учитывать:
Как часто я буду производить смену материалов? Сложно ли это и сколько займёт времени? Бывают ли случаи, когда я хотел бы проводить небольшие выборочные тесты с потенциально дорогими материалами? Есть ли способ изолировать этот материал на общей платформе, не переходя на другую меньшую по размерам? Буду ли я собирать большие детали, использующие всю область формовки? Есть ли способ добавить порошка, если запасы заканчиваются прямо во время большой сборки?
Как я могу выполнить цикл производства более эффективно?
Существует много факторов, которые необходимо учитывать при разработке скорости цикла получения быстрых результатов от процессов аддитивного производства. Время, необходимое для производства одной детали, является, вероятно, наиболее точным ориентиром для сравнения оборудования. Этот ориентир объективный, но есть и другие характеристики также влияют на общую производительность оборудования. При переходе от производства одиночных деталей к небольшому объему производства или к большим партиям продумайте следующие моменты:
- Как порошковое покрытие наносится на сборочный лоток? В зависимости от конструкции системы порошок может распространяться в обоих направлениях или только в одном направлении. Подача порошка в обоих направлениях может сэкономить часы производственного времени. Одна сборка может содержать 10 000 слоев, и потерянные секунды на каждом слое складываются быстро.
- Какие варианты предлагаются для лазерной конфигурации? Лазеры - это сердце системы, поэтому, если у вас больше лазеров, вы можете производить большее количество деталей за меньшее время. Несколько лазеров способствуют увеличению производительности оборудования. Если, к примеру, четыре лазера работают одновременно с одной деталью, то скорость сборки будет достаточно высокой.
- Как материал подается в сборочную камеру? Постоянная подача или подача только необходимой партии материала? В системах с периодической подачей может потребоваться остановка цикла в работе станка, для пополнения сырья, что замедляет процесс.
Со всем механическим оборудованием будут время от времени возникать проблемы в работе. Может ли система вашего оборудования автоматически восстанавливаться, после незначительных ошибок, без вмешательства оператора? - Можно ли изменять рабочие параметры системы для увеличения скорости?
Кто выполняет рабочие настройки оборудования?
Правильные рабочие параметры - ключ к созданию качественных деталей в аддитивном производстве. Многие факторы, в том числе мощность лазера, скорость сканирования, ширина полосы и настройки фокусировки, разработаны для каждого материала и каждой машины. Эти параметры обеспечивают приемлемое качество в широком диапазоне конфигураций деталей. Разработка параметров не является тривиальным процессом, и это не упражнение для начинающих. Однако по мере продвижения по кривой обучения некоторые настройки базовых параметров полезны (или даже необходимы) для оптимизации результатов сборки. Вот некоторые из факторов, которые вы можете оптимизировать:
- скорость сборки;
- чистота поверхности;
- пористость;
- специфические металлургические свойства.
Чтобы изменить параметры, сначала необходимо понять, что такое базовые параметры. Во-вторых, вам понадобится набор инструментов, чтобы сделать процесс проб и ошибок максимально простым. Это может показаться простым, но вы будете удивлены, обнаружив, что это не всегда так. В этом аспекте проектирования системы поставщики сильно различаются по сервисному подходу и предоставляемым инструментам. В некоторых случаях наборы параметров должны быть приобретены для каждого материала. Эти параметры могут быть заблокированы, чтобы вы не могли их редактировать. Параметры могут даже содержать ежегодные лицензионные сборы.
Другие OEM-производители предлагают открытую архитектуру для параметров, а также надежные инструменты, которые помогут вам в разработке. Убедитесь, что вы полностью понимаете условия пользования и наборы функций, относящиеся к этим параметрам, прежде чем связываться с поставщиком. Разработка параметров и внедрение новых материалов могут иметь решающее значение для вашего успеха. Как и для любого производственного оборудования, наибольшую выгоду получат компании, которые тратят время и энергию на то, чтобы разобраться в оборудовании и оптимизировать производительность для достижения конкурентного преимущества.
Что если я захочу попробовать новые материалы?
Для новых владельцев аддитивного оборудования, наиболее распространенный подход к быстрому росту - это использование материалов и параметров, рекомендованных вашим поставщиком оборудования. Это удаляет трудности старта и значительно ускоряет процесс обучения. По мере накопления опыта вы можете изучить новые возможности оборудования для аддитивного производства. Компании, производящие сырьё, вкладывают огромные средства в разработку новых вариантов материалов специально для рынка добавок. Когда вы смотрите в будущее, хорошо знать, что у вас есть возможность использовать новые подходы и новые материалы. Гибкость находится больше в бизнес-политике, чем в технологии. Обязательно обсудите это с потенциальными поставщиками. Будут ли они поддерживать ваши усилия путем открытого обмена опытом? Или их деловая практика замедлит ваше развитие?
Эта проблема тесно связана с рабочими параметрами. Если вы собираетесь исследовать новые материалы, вы почти наверняка будете разрабатывать и улучшать рабочие параметры. Есть преимущества в пользовании услугами одного универсального поставщика для всех операций аддитивного производства (машины, материалы и параметры программного обеспечения). Однако в производственной среде стратегия работы с универсальным поставщиком редко создает устойчивое конкурентное преимущество.
Каковы скрытые эксплуатационные расходы?
- Металлическое сырьё имеет эксплуатационные расходы. Общие затраты: Сырье. Большое значение имеет ассортимент поставщика, у которого вы покупаете материалы. Эти выборы будут влиять на качество, дифференциацию на рынке и, конечно же, стоимость.
- Инертный газ. Процесс создания добавки требует инертной, бескислородной среды. Это поддерживается за счет рециркуляции потока аргона или азота. Необходимое количество газа является важным фактором. Разница в стоимости может варьироваться в 10 раз между поставщиками оборудования, составляя тысячи долларов в год.
- Ежегодные лицензионные сборы. Знание стоимости, если таковая имеется, за использование рабочих параметров для каждого материала имеет первостепенное значение для понимания стоимости эксплуатации оборудования для аддитивного производства.
- Другие затраты, такие как электроэнергия, довольно постоянны для всего оборудования (в конце концов, все они обычно используют одни и те же лазеры).
Каковы мои проблемы безопасности?
Проблемы безопасности делятся на две основные сферы: обработка порошка и техническое обслуживание.
Прежде всего, порошки, используемые в этом процессе, очень мелкие и могут содержать частицы размером до 6 микрон. Они опасны для дыхания, поэтому вы должны использовать соответствующее защитное снаряжение или средства индивидуальной защиты (СИЗ), когда вы взаимодействуете с металлическими порошками.
СИЗ - это основа, но защиту можно значительно улучшить с помощью конструктивных особенностей системы, которые сводят к минимуму воздействие металлического порошка. Просмотрите последовательность от загрузки до восстановления порошка и посмотрите, сколько существует проблемных точек.
Другим важным вопросом безопасности является обслуживание системы фильтрации. Процесс аддитивного производства генерирует частицы и дым, которые фильтруются, чтобы процесс шел гладко. Периодически фильтры должны меняться. Полностью продумайте шаги всего процесса производства оборудования, которое вы рассматриваете. Некоторые системы подвергают вас воздействию опасных частиц при фильтрации. Другие системы позволяют безопасно обрабатывать и нейтрализовать вредное содержимое в герметичной среде.
Если вы можете использовать химически активные материалы, такие как алюминий и титан, проблемы с обработкой порошка усиливаются потенциальной опасностью пожара или взрыва. Это реальная проблема, которую многие компании могут не заметить. Если выбираете Курс на аддитивное производство будьте особо внимательны при выборе оборудования. Зачем рисковать? Ищите подход, который обеспечивает безопасность сотрудников и объектов при аддитивном производстве.
