I dieci principali vantaggi della produzione additiva

Introduzione

La produzione additiva, colloquialmente nota come stampa 3D, ha progressivamente acquisito importanza non solo in vari settori di attività ma anche nella vita quotidiana dei consumatori. La tecnologia è in grado di unire vari materiali e creare oggetti da dati 3D, di solito, strato su strato in contrasto con le tradizionali tecnologie di produzione sottrattiva. La produzione additiva è stata definita una tecnologia dirompente che influenzerà fondamentalmente molti processi di produzione, logistica di progettazione della catena di approvvigionamento, pianificazione del ciclo di vita del prodotto e anche comportamento dei consumatori.

La produzione additiva non è solo una tecnologia dirompente che ha il potenziale per sostituire molti processi di produzione convenzionali, ma è anche una tecnologia abilitante che consente a nuovi modelli di business, nuovi prodotti e nuove catene di approvvigionamento di prosperare ".

L'evoluzione

L'evoluzione della produzione additiva (AM) negli ultimi tre decenni è stata niente di meno che straordinaria. AM ha registrato una crescita a due cifre per 18 degli ultimi 27 anni, portandolo da un promettente insieme di tecnologie non commercializzate all'inizio degli anni '1980 a un mercato che valeva oltre $ 4 miliardi nel 2014, dovrebbe crescere fino a oltre $ 12 miliardi entro 2020 e si prevede che raggiungerà circa 78 miliardi di dollari entro il 2028. Questa crescita è stata resa possibile dai miglioramenti nell'AM e nelle tecnologie. È guidato dai fattori di mercato che ne richiedono l'uso, come cicli di sviluppo prodotto più brevi, aumento della domanda di prodotti personalizzati e personalizzati, maggiore attenzione e normative sulla sostenibilità, riduzione dei costi di produzione e dei tempi di consegna e l'introduzione di nuovi modelli di business.

Negli ultimi 30 anni, anche l'uso della tecnologia AM si è trasformato. Le prime applicazioni AM si concentravano su modelli e prototipi. Con la maturazione della tecnologia, l'AM ha svolto un ruolo importante nella produzione di utensili rapidi e morbidi (ad esempio, stampi per colata sotto vuoto e in silicone. Oggi viene utilizzato anche per la produzione di parti e prodotti per uso finale.

Produzione additiva che copre tutte le seguenti tecnologie e tutte le applicazioni:

• Rapid Prototyping (RP) 
• Stampa 3D (3 DP)
• Utensileria rapida (RT)
• Produzione rapida (RM) 
• Fabbricazione additiva (AF)
• Produzione additiva a strati (ALM) 
• Produzione digitale diretta (DDM)

La produzione additiva (AM) comprende:

#LAS

La tecnologia di fascia alta utilizza la tecnologia laser per polimerizzare la resina fotopolimerica strato su strato (polimero che cambia le proprietà se esposto alla luce).

La costruzione avviene in una pozza di resina. Un raggio laser, diretto nel pool di resina, traccia lo schema della sezione trasversale del modello per quel particolare strato e lo cura. Durante il ciclo di costruzione, la piattaforma su cui la costruzione viene riposizionata, si abbassa dello spessore di un solo strato. Il processo si ripete fino al completamento del corpo o del modello e affascinante da guardare. Potrebbe essere necessario materiale specializzato per aggiungere supporto ad alcune funzionalità del modello. I modelli possono essere lavorati e utilizzati come modelli per stampaggio a iniezione, termoformatura o altri processi di colata.

#FDM

Orientato al processo prevede l'utilizzo di materiali termoplastici (polimero che si trasforma in un liquido quando viene applicato calore e si solidifica in un solido quando viene raffreddato) iniettati attraverso ugelli indicizzabili su una piattaforma. Gli ugelli tracciano il disegno della sezione trasversale di ogni strato con l'indurimento del materiale termoplastico prima di applicare lo strato successivo. Il processo si ripete fino al completamento della costruzione o del modello e affascinante da guardare. Potrebbe essere necessario del materiale specializzato per aggiungere il supporto ad alcune funzionalità del modello. Simile a SLA, i modelli possono essere lavorati o utilizzati come modelli. Molto facile da usare e fresco.

#MJM

La modellazione multi-getto è simile a una stampante a getto d'inchiostro in quanto davanti, in grado di spostarsi avanti e indietro (3 dimensioni-x, y, z)) incorpora centinaia di piccoli getti per applicare uno strato di materiale termopolimero, strato per strato.

# 3DP

Si tratta di costruire un modello in un contenitore riempito con polvere di amido o materiale a base di gesso. Le navette della testina di una stampante a getto d'inchiostro applicano una piccola quantità di legante per formare uno strato. Dopo l'applicazione del legante, un nuovo strato di polvere viene passato sull'ultimo strato per utilizzare più leganti. Il processo si ripete fino al completamento del modello. Poiché il modello era supportato da polvere libera, non è necessario alcun supporto. Inoltre, questo è l'unico processo che si basa sui colori.

#SL

Un po 'come la tecnologia SLA Selective Laser Sintering (SLS) utilizza un laser ad alta potenza per fondere piccole particelle di plastica, metallo, ceramica o vetro. Durante il ciclo di costruzione, la piattaforma su cui la costruzione viene riposizionata, si abbassa dello spessore di un solo strato. Il processo si ripete fino al completamento della forma o del modello. A differenza della tecnologia SLA, il materiale di supporto non è necessario poiché la costruzione è supportata da materiale non sinterizzato.

Cos'è la produzione additiva?

La produzione additiva (AM) è un termine usato per descrivere l'insieme di processi di produzione che aggiungono progressivamente strati di materiale per fabbricare i tuoi prodotti e potrebbe cambiare il modo in cui decidi di progettare i tuoi prodotti. Invece di essere frenato dai vincoli di produzione, puoi progettare il componente di cui hai bisogno, concentrandoti solo sulla funzione che richiede per eseguire e soddisfare le esigenze dei clienti. Hai il pieno controllo sulla struttura interna della parte, quindi puoi includere vuoti, reticoli e altri componenti strutturali difficili da produrre che possono aiutare a ridurre l'uso del materiale e aumentare la funzionalità. I sottoassiemi che richiedevano più parti possono essere combinati in un unico componente. Puoi personalizzare tutto ciò che fai in base alle preferenze dei tuoi clienti. Con tutte le recenti innovazioni nei settori della produzione additiva, ora è il momento di considerare l'additivo come una valida alternativa agli approcci di produzione tradizionali e come sfruttare al meglio la libertà di progettazione che offre.

Produzione additiva: due caratteristiche che facilitano questo potenziale dirompente:

In primo luogo, consente la produzione diretta di oggetti fisici da dati di progettazione digitale, offrendo nuove opportunità per la libertà di progettazione. Inoltre, i prodotti personalizzati possono essere fabbricati senza le elevate eccedenze convenzionalmente connesse con una produzione unica. Pertanto, i prodotti oi processi di produzione attuali possono essere sostituiti dalla produzione additiva, che sta rendendo le aziende consolidate ansiose di nuovi concorrenti. 

Secondo, sul lato del consumatore, la produzione additiva consente agli utenti privati ​​e industriali di progettare e produrre i propri beni (miglioramento) l'idea dell'ascesa del "prosumer", che rafforza ulteriormente la minaccia competitiva proposta dalla produzione additiva alle imprese consolidate.

Produzione additiva in cosa differisce? 

Quando si progettano prodotti, in genere è necessario progettare intorno al processo di produzione, il che si traduce in costi, tempo o persino materiale aggiuntivi. Immagina di poter combinare completamente quello che in precedenza era un insieme di sottoassiemi in una parte producibile. Probabilmente hai dovuto progettare eccessivamente alcune parti per resistere ai processi di produzione comuni, un dilemma che la produzione additiva può aiutarti a superare. Quando progetti con AM in mente, puoi dimenticarti di progettare per qualcosa di diverso dalla funzionalità. Esaminando più a fondo questo aspetto, è possibile risparmiare tempo nel processo di progettazione e allo stesso tempo risparmiare denaro al cliente sui costi di produzione relativi alla complessità del progetto. 

Come ingegneri, pensiamo sempre a nuovi modi per migliorare i componenti e i progetti. Abbiamo tutti avuto idee sorprendenti, solo per farle crollare con la consapevolezza che sarebbe stato quasi impossibile da produrre. Con AM, puoi entrare nel regno che prima pensavi impossibile, liberando tutto il tuo potenziale di risoluzione dei problemi. Se vuoi creare vuoti interni o strutture reticolari complesse, c'è una forma di AM che può farlo accadere. La libertà e il potenziale che puoi avere nei tuoi progetti futuri sono immensi se elimini tutti i limiti del design. Il percorso per un design puro e genuino può essere aperto con AM, sebbene possa avere alcuni limiti di materiale e produzione.

Le tecniche di produzione tradizionali, come la lavorazione CNC, pongono molte restrizioni alla geometria che può essere creata. Gli utensili da taglio devono raggiungere le aree in cui si desidera rimuovere il materiale. Spesso, questo non è possibile o richiede più configurazioni e dispositivi complicati che aumentano significativamente i costi di produzione.

Ma con la produzione additiva (AM), comunemente nota come stampa 3D, puoi creare geometrie e prodotti più complessi con meno componenti. Ad esempio, con AM, è possibile progettare più facilmente un modello che necessita di meno elementi di fissaggio (studi dimostrano che gli elementi di fissaggio possono comprendere solo il 5% di una distinta base ma rappresentano il 70% della manodopera.

I dieci principali vantaggi della produzione additiva  

1. Il costo di ingresso continua a diminuire
Potresti preoccuparti che immergersi in un nuovo metodo di produzione richieda un grande investimento di capitale iniziale, ma con la produzione additiva non è vero. Il costo di ingresso per AM sta ancora diminuendo. Le stampanti di qualità industriale sono convenienti, così come i materiali comuni. Ovviamente, metodi e materiali specializzati costano di più, ma per la maggior parte delle esigenze è facile entrare in gioco.

2. Risparmierai su rifiuti materiali ed energia
La definizione principale della stampa 3D è l'aggiunta metodica di materiale fino alla creazione di una parte. Inizia con la posa di uno strato di base di materiale, quindi l'aggiunta di strati successivi fino al completamento della parte. Potrebbe essere necessario eliminare sbavature o supporti che sostengono la parte durante la stampa, ma lo spreco complessivo è minimo. Il consolidamento delle parti per la produzione può anche far risparmiare energia e costi dei materiali.

3. La prototipazione costa molto meno
La prototipazione rapida ora è ancora più semplice in termini di tempo e budget, grazie agli additivi. Il costo per una configurazione di fresatura CNC è considerevole e il suo processo sottrattivo aumenta i costi dei materiali. La spesa di un prototipo AM è relativamente più economica.
I risparmi si sommano man mano che si esegue l'iterazione sull'utilizzo della produzione additiva. Apporta le modifiche necessarie al design, stampa una nuova parte e avrai una prova quasi istantanea (o meno) che il tuo design aggiornato soddisfa i requisiti.

4. Le piccole produzioni si dimostrano spesso più veloci e meno costose
Se hai bisogno di 0,000 0r in più di una singola parte di base, potrebbe essere utile creare uno stampo. Tuttavia, se hai bisogno solo di una manciata della stessa parte, è probabile che sia più veloce stamparli. Raccogli file di progettazione, stampanti e materiale e il gioco è fatto. Per produzioni di quantità inferiori, quasi niente batte la produzione additiva in termini di velocità ed economia.

5. Non hai bisogno di tanto inventario a portata di mano
La produzione tradizionale tende a farti restare con un magazzino pieno di parti prefabbricate da cui attingere quando hai bisogno di sostituzioni. E se hai un richiamo o alla fine produci un design migliore, quelle vecchie parti si trasformano in rottami.
La produzione additiva ti consente di avere un inventario virtuale. Le informazioni sulla parte vengono conservate nel cloud per tutto il ciclo di vita del prodotto e quindi stampate su richiesta. Ciò elimina la necessità di spazio di magazzino, personale e pile di parti obsolete. Il tuo CFO ti ringrazierà.

6. È più facile ricreare e ottimizzare le parti legacy
A proposito di vecchi magazzini ... e se il tuo non avesse quella parte ereditaria di cui hai bisogno? Peggio ancora, le macchine che hanno prodotto il pezzo sono andate al pascolo anni fa. La perdita di fiducia dei clienti può influire sulle vendite ripetute e sulla fedeltà.
AM in soccorso! Finché disponi delle specifiche o dei file (ricordi quel PLM cloud?), Puoi quasi certamente ricrearlo in una stampante 3D: spostarti verso un inventario di parti virtuale ti consente di eliminare più rapidamente il vecchio inventario fisico senza dover scusare imbarazzanti sconvolgere gli utenti finali.

7. È possibile migliorare l'affidabilità delle parti
Finché stai ricreando quelle vecchie parti, ora potrebbe essere un buon momento per rivisitare le tue opzioni materiali. Ogni anno sono disponibili nuovi polimeri, metalli e compositi per AM. Ora puoi sostituire una parte spiacevole con qualcosa di più forte Ricrea semplicemente una parte più affidabile secondo necessità e risparmia sulle future chiamate di supporto e sui costi di rilavorazione.

8. È possibile consolidare un assieme in una singola parte
Le parti tradizionali e complesse richiedono più fasi di produzione, oltre a più costi di materiale e manodopera. Il tempo per crearli e assemblarli è più lungo e aumenta l'inventario. C'è un modo migliore. Con la produzione additiva, puoi stampare l'assieme come un unico pezzo, risparmiando denaro e tempo dall'inizio alla fine.

9. Supporta in modo univoco i nuovi metodi di progettazione guidati dall'alluminio
Di recente, i progettisti hanno iniziato a utilizzare la progettazione generativa basata sull'intelligenza artificiale per creare prodotti. È sufficiente impostare i vincoli per una parte, come dimensioni, materiali e metodi di produzione. La tecnologia suggerisce quindi una serie di progetti che soddisfano tali requisiti. Di conseguenza, i progettisti dedicano meno tempo all'iterazione del design perfetto e più tempo all'ingegneria.
Poiché la produzione additiva può facilmente produrre forme organiche, il design generativo del motore può fornire suggerimenti per progetti a cui pochi di noi avrebbero pensato da soli pur rimanendo conformi alle specifiche.

10. Supporta in modo univoco le strutture reticolari
I reticoli come le ali di libellula sono leggeri e resistenti e difficili da creare con i metodi di produzione tradizionali. AM supporta in modo univoco strutture reticolari che sono materiali complessi e resistenti e inutili.
Per pezzi singoli e solidi, lo stampaggio a iniezione fa il trucco. Ma si rompe quando vengono introdotti i reticoli. La lavorazione può funzionare, ma il costo è proibitivo quando è necessario rimuovere materiale da più angolazioni.
L'additivo vince la giornata, soprattutto se utilizzato insieme alle tecnologie basate sull'alluminio di cui abbiamo parlato sopra. Abbinati insieme, creano parti e assiemi rinforzati con un peso minimo e costi dei materiali minimi. Ciò alla fine ti fa risparmiare denaro sia nella creazione che nel supporto lungo la strada.

                    Fonte di credito:https://www.ptc.com/en/blogs/cad/10-additive-manufacturing-advantages