Преимущества для комплексной геометрии
Неограниченная свобода формообразования
Существенным преимуществом технологий на основе наращивания слоев является возможность производства любых форм, разрабатываемых в 3D-программах CAD. Представьте себе: никаких ограничений в производстве сквозных или пустотелых структур.
Это не просто слова. Генеративные технологии позволяют создавать изделия свободных форм или с комплексной геометрией, которые традиционными методами изготовить либо невозможно, либо экономически нецелесообразно.
Почему это так важно? Потому что сложность геометрии больше не влияет на стоимость производства. Хотите внутреннюю решетчатую структуру для снижения веса? Пожалуйста. Нужны сложные внутренние каналы для охлаждения? Без проблем.
Применение в серийном производстве
От прототипов к готовым изделиям
Генеративные технологии изначально разрабатывались для создания моделей и прототипов. Но как они применяются на практике в серийном производстве сегодня?
Мы сейчас в самом начале развития. Разрабатываются новые улучшенные материалы и более стабильные процессы. Тем не менее, на сегодняшний день уже есть прекрасные примеры применения в производстве:
- ✔️ Имплантатов
- ✔️ Зубных протезов
- ✔️ Легких компонентов для автоматизации
Во всех этих случаях речь идет об индивидуализации массового производства. Это серьезно.
Кроме того, следует упомянуть авиационную промышленность, где особую роль будет играть производство легких металлических деталей из титана. Каждый грамм на счету, а генеративные технологии позволяют оптимизировать вес без потери прочности.
Свобода дизайна: новые возможности
Революция в конструировании
Прямое и быстрое производство на базе генеративных технологий позволяет, благодаря практически безграничной свободе в области форм и дизайна, производить индивидуальную и оптимальную продукцию.
Благодаря геометрической свободе и высокой эластичности материала становится возможным производство:
| Тип соединения | Преимущество | Экономия времени |
|---|---|---|
| Соединения на защелках | Без дополнительного крепежа | До 40% |
| Сложные комбинации форм | Монолитная конструкция | До 60% |
| Пружинные соединения | Интегрированы в деталь | До 50% |
| Листовые и спиралевидные пружины | Единый производственный цикл | До 70% |
Объем монтажа и инструментального соединения будет меньше. Но конструкторы должны сначала это изучить. Не всё так просто.
Потеряют ли силу традиционные директивы, касающиеся дизайна? Скорее всего, они трансформируются. Старые правила не всегда работают для новых технологий.
Основные области применения
Где генеративные технологии наиболее востребованы
Какие области применения являются главными: медицинская техника, машиностроение, производство инструментов и форм, авиакосмическая отрасль?
Интересны все эти области. Речь здесь идет не об отраслях, а о разных способах применения. В каждой отрасли можно реализовать индивидуализированное массовое производство специальных деталей и компонентов по невысоким ценам.
| Отрасль | Применение | Преимущества |
|---|---|---|
| Медицинская техника | Имплантаты, протезы | Индивидуализация под пациента |
| Машиностроение | Легкие компоненты | Снижение веса, оптимизация |
| Производство инструментов | Пресс-формы с конформными каналами | Улучшенное охлаждение |
| Авиакосмическая отрасль | Титановые детали | Снижение массы, прочность |
| Автомобилестроение | Прототипы, мелкосерийные детали | Быстрая итерация |
Это впечатляет, правда?
Требования разных групп пользователей
Разные задачи — разные решения
Есть ли различия для целевых групп пользователей, например, производителей микросистемной техники и кузнечных штампов?
Да, и просто потому, что предъявляются совершенно разные требования к технике и материалам. И здесь будут также применяться совсем другие технологии.
Важно не продвигать везде генеративные технологии, а сначала понимать потребности клиентов. Тогда можно будет успешно осваивать новые рынки, а также биотехнологии.
Производителю микросистем нужна точность до микрона. Производителю штампов — прочность и износостойкость. Это разные миры.
Выбор технологии под задачи
Лазерные системы и печатная техника
Какие из разнообразных генеративных технологий в обозримом будущем имеют лучшие шансы на широкое применение в производстве?
Не следовало бы противопоставлять друг другу различные технологии. Надо выбирать технологии, соответствующие поставленным целям. И это очень важно для начинающих: сначала цели, потом технологии.
Сегодня лазерные системы особенно часто используются в области производства готовых компонентов. В будущем шире станут применяться системы для печатной техники, в первую очередь в микросистемном производстве и в биотехнологиях.
И здесь очень много нового будет в ближайшие три-пять лет. Следите за новостями.
Интеграция в автоматизированные цепочки
Проблемы и возможности
Какую роль играют генеративные технологии в сегодняшних автоматизированных цепочках процессов?
Пока никакую. Честно говоря, это проблема.
Конечно, интеграция новых технологий в промышленные цепочки процессов открывает широкие возможности для оптимизации производства, однако они мало используются из-за отсутствия организации и разрозненности оборудования.
Благодаря минимальным исходным размерам и отказу от монтажных процессов в пользу комплексного производства создается соответствующий потенциал для экономии. Но реализовать его можно только при правильной организации.
С генеративными технологиями можно решить некоторые проблемы обычной структуры производства. Однако интеграция этих систем в триаду «время-стоимость-качество» идет с трудом из-за того, что пока нет всеохватывающих моделей производства.
Нужно менять подход к организации производства. Без этого никуда.
Воспроизводимость и контроль качества
Стандартизация процессов
Как обстоит дело с воспроизводимостью процессов и с обеспечением качества в условиях массового производства? Есть ли надежные методы моделирования?
Воспроизводимость методов является главной темой актуальных разработок, и этим еще придется заниматься в ближайшие годы.
Тема качества разрабатывается в директиве № 3405 VDI «Генеративные технологии». Именно сейчас реализуются многочисленные исследовательские проекты, и есть также собственные разработки производителей, посвященные этой теме.
| Аспект качества | Текущее состояние | Перспективы |
|---|---|---|
| Воспроизводимость | Требует улучшения | Активные разработки |
| Стандартизация | Директива VDI 3405 | Расширение стандартов |
| Моделирование | Исследовательские проекты | Внедрение в практику |
| Контроль процессов | Разработки производителей | Автоматизация |
Это серьезная работа, которая требует времени.
Взаимодействие с традиционными методами
Дополнение, а не замена
Могут ли генеративные технологии полностью заменить традиционные методы?
Нет, и не это должно являться целью разработок. Необходимо точно определить правильные области применения и заменять существующие традиционные технологии только там, где это дает экономические и технические преимущества.
И те, и другие технологии должны применяться и наилучшим образом дополнять друг друга.
Значит, не стоит опасаться, что генеративные технологии надолго оставят без работы традиционные станки?
Конечно, никогда не надо говорить «никогда», но я думаю, что это неверно. Просто у каждой технологии есть свои преимущества, которые можно целенаправленно использовать.
К тому же, есть области, например зубное протезирование, в которых, по моему убеждению, генеративные технологии в ближайшие годы заменят станки.
Это логично. Там, где нужна индивидуализация, аддитивные технологии вне конкуренции.
Будущее генеративных технологий
Конвергенция технологий
Крупные станкостроительные предприятия все больше интересуются генеративными технологиями. В конце концов, каждый станок, изготавливающий или обрабатывающий детали, является производящим оборудованием.
Станет ли он выполнять свою работу с помощью лазера или фрезерной головки — это свободный выбор в будущем.
Мы движемся к гибридным системам, которые объединяют аддитивные и субтрактивные методы. Это будущее.
EMO Hannover: тенденции отрасли
Всемирная выставка металлообработки
EMO Hannover 2011 — всемирная отраслевая выставка металлообработки, которая прошла с 19 по 24 сентября 2011 года. Международные поставщики производственных технологий представили свои достижения под девизом «Станки и еще больше».
Всемирная отраслевая выставка продемонстрировала весь спектр современного оборудования для металлообработки, являющейся сердцем любой промышленной отрасли.
Были показаны:
- ★ Новейшие станки
- ★ Эффективные технические решения
- ★ Услуги, сопровождающие продукты
- ★ Модели стабильного производства
В центре внимания EMO находятся режущие и формовочные станки, производственные системы, прецизионные инструменты, автоматизированные потоки материалов, компьютерные технологии, промышленная электроника и компоненты.
Посетители EMO — специалисты из всех важных отраслей промышленности:
| Отрасль | Интерес к выставке |
|---|---|
| Станко- и машиностроение | Высокий |
| Автомобильная промышленность | Высокий |
| Авиакосмическая отрасль | Высокий |
| Точная механика и оптика | Средний |
| Судостроение | Средний |
| Производство медицинской техники | Высокий |
| Строительство из стали и легких металлов | Средний |
| Производство инструментов и форм | Высокий |
EMO Hannover — это важнейшее международное место встреч для производителей и потребителей производственного оборудования.
На последней EMO в Ганновере в 2007 году присутствовало 2120 фирм-участников, арендованная площадь составила около 180 200 м² нетто. Выставку посетили 166 500 специалистов из 80 стран.
EMO является зарегистрированной маркой CECIMO, европейского союза станкостроителей.
Возможно, уже на EMO Hannover 2011 можно было увидеть первые разработки в области интеграции генеративных технологий в станки. Я убежден, что это случится если не в нынешнем году, то, безусловно, в ближайшем будущем.
Есть над чем подумать. И действовать нужно сейчас.
Интервью вел Вальтер Фрик, независимый отраслевой журналист.
Коротко о выставке
EMO Hannover 2011 – всемирная отраслевая выставка металлообработки
