Точка поворота: 3D-печать против литья под давлением

Jul 17, 2023

Сара Гёрке | 03 ноября 2022 г.

3D-печать впервые попала в заголовки газет как наполовину «Звездный путь», наполовину технология для обычного человека, которая принесла научную фантастику на кухонный стол. Раздутые сообщения в СМИ позиционировали эту технологию как процесс, «каждый может сделать что угодно». Неудивительно, что такого процесса с точностью нажатия кнопки не существует. Мейнстримное восприятие потускнело, игнорируя эту технологию.

Однако сегодняшняя 3D-печать — это, бесспорно, промышленный комплекс с достижимой эффективностью на уровне производства. Вместе с процессами созрели и способы, которыми мы относимся к технологиям. В большинстве профессиональных лабораторий больше не используются фразы «3D-печать» или оригинальное «быстрое прототипирование»; теперь «аддитивное производство» или, проще говоря, АМ, является общепринятой терминологией, помещающей эти послойные процессы непосредственно в сферу производства.

То, что десять лет назад было преувеличенными обещаниями, теперь стало результатом: производство, масштаб, качество, валидация и объем теперь являются реальностью конечного использования.

В некоторых случаях.

Как и в случае с любым инструментом в наборе инструментов, нюансы жизненно важны для надлежащего применения решения проблемы. Когда у тебя есть только молоток, все выглядит как гвоздь. Сегодняшний набор инструментов значительно более надежен, и у нас есть варианты и средства для принятия обоснованных решений: когда мне понадобится молоток? Когда мне понадобится что-то еще?

Более конкретно: когда мне нужно литье под давлением, а когда — 3D-печать?

Проверенная и верная технология литья под давлением (IM) зарекомендовала себя на протяжении десятилетий. Запатентованная в конце 1800-х годов, технология IM процветала десятилетия спустя, когда Вторая мировая война потребовала дешевого и крупносерийного производства. Вряд ли можно сказать, что с тех пор темпы роста замедлились. Почти повсеместно распространенный в современной производственной среде, IM, пожалуй, лучше всего описать как «дьявол, которого вы знаете»; у него есть свои особенности и ограничения, но он привычен и в целом надежен. Однако может ли IM быть заменен новичком AM?

Масштаб, скорость, единообразие — литье под давлением идеально подходит для крупносерийного производства. Способное надежно обрабатывать огромное количество материалов, литье под давлением обеспечивает предсказуемость и качество.

Кроме того, чем больше используется процесс, тем больше деталей производится и тем более экономически эффективным становится решение.

Хотя установка IM может потребовать огромных первоначальных вложений, окупаемость инвестиций огромна по мере масштабирования ее использования. Действительно, рецензируемые исследования показывают, что «литье под давлением — лучший способ массового производства небольших, точных полимерных компонентов сложной формы».

Литье под давлением — это хорошо изученный и привычный производственный процесс, но, естественно, он не лишен своих ограничений. Кривая обучения и затраты на настройку установки IM значительны, как и время, необходимое для фактического создания новой конструкции.

Как бы хорошо это ни было известно, разработка процесса производства ИМ длительна и часто нелинейна. В качестве технологии, основанной на формовании, IM опирается на съемные формы, которые ограничивают возможность проектирования с малым количеством деталей и сложной внутренней геометрией. Кроме того, создание этих форм может увеличить сроки производства от недель до месяцев.

В целом, IM может надежно производить детали известного качества в больших количествах, но это требует времени. Когда требуются меньшие объемы конечного использования продукта, литье под давлением может увеличить время и затраты на формование, что уравновешивает желаемую рентабельность инвестиций.

С появлением на рынке новых решений и подтверждением своих требований, литье под давлением может потерять часть своего доминирования в производстве.

Новичок в производственном блоке, 3D-печать, может стать захватывающей встречей: новые формы, сложные формы, производство с высокой добавленной стоимостью и малыми объемами, и все это строится слой за слоем в соответствии со все более строгими стандартами. 3D-печать, зародившаяся в 19 веке, а современные патенты появились в 1980-х годах, переосмысливает производство с первого слоя. Усиление надзора, стандартов и проверок приводит к тому, что технология все больше проникает в производственный мир и, наконец, начинает выполнять то, что было преувеличено в ранних обещаниях.