5 основных проблем 3D-печати и пути их решения

С чем связаны проблемы 3D-печати | Материалы для аддитивного производства | Бюджетные ограничения в аддитивном производстве | Недостаток знаний и опыта в сфере 3D-печати | Возможности 3D-печати для масштабирования производства | Не проблемы, а задачи

Будущее 3D-печати выглядит достаточно впечатляющим. Опрос, проведенный в 2017 году международной компанией по предоставлению производственных услуг Jabil среди более чем 300 компаний, стал первым подтверждением этих оптимистических настроений. Новое исследование 2019 года показало, что аддитивное производство используется все шире во многих отраслях:

• 86% опрошенных компаний рассчитывают удвоить масштабы применения 3D-печати в течение следующих нескольких лет (в 2017 году так считали 65%);
• 59% считают, что аддитивное производство уже изменило их способ мышления и подход к работе (43% в 2017 году);
• 79% рассчитывают в ближайшие несколько лет увеличить более чем в два раза использование 3D-печати для производства серийных деталей (56% в 2017 году).

Как и любая инновационная технология, 3D-печать сталкивается с рядом проблем (подробнее об этом будет сказано ниже), однако все вышеупомянутые настроения имеют под собой твердые основания. Аддитивное производство прошло долгий путь всего за два года: обсуждения потенциальных преимуществ превратились в реальные результаты, интерес к которым наблюдается в каждой промышленной отрасли. Всего несколько примеров:

• на фабрике Jabil в Оберн-Хилс использование 3D-печати помогло сократить время изготовления продукции на 80% (от месяцев до недель) и на 30% снизить производственные затраты;
• благодаря аддитивному производству вентилятор системы охлаждения самолета теперь можно изготовить в виде цельной детали, а не собирать его из 73 сложных компонентов;
• используя 3D-печать, компания HP увеличила точку безубыточности для производственных деталей с 5000 до 40000 единиц.

Для 56% компаний главной проблемой использования 3D-печати является стоимость или доступность необходимых материалов

Эти аргументы убедительно показывают, каким потенциалом для преобразования производства обладают аддитивные технологии. В то время как одни компании уже экономят массу времени и средств на всех производственных этапах, другие с нетерпением ждут, когда технология будет готова для использования в их отрасли.

Несмотря на это, 97% участников опроса признаются, что при использовании 3D-печати столкнулись с теми или иными проблемами. Выявление этих проблем происходит одновременно с дальнейшим развитием технологии, что открывает новые возможности для их преодоления.

С чем связаны проблемы 3D-печати

В опросе, проведенном Jabil в 2017 году, респонденты назвали главной проблемой аддитивного производства расходы на него (на предварительную и постобработку, оборудование и материалы), а в 2019-м большинство опрошенных сетовали на высокую стоимость материалов. И действительно, в последние годы технология все больше сталкивается с проблемами, связанными с материалами для производства. Взгляните:

Несмотря на то, что в таблице представлены только основные 5 проблем, с которыми сталкиваются производители в таких отраслях, как бытовая электроника, здравоохранение, производство тяжелой техники, автомобилестроение, транспорт и промышленное станкостроение, при их индивидуальном рассмотрении мы также обнаруживаем определенную закономерность.

Более детальное исследование показывает, что для 56% компаний главной проблемой использования 3D-печати является стоимость или доступность необходимых материалов. 44% особо подчеркивают свои проблемы с кадрами (такие как нехватка квалифицированного персонала или профильных специалистов), а 39% выделяют трудности с самими производственными процессами (например, проблемы проектирования или постобработки). Среди прочих трудностей, связанных с 3D-печатью, респонденты указывали на проблемы с платформой (доступность или стоимость 3D-принтеров применительно к решению конкретных задач) и экосистемой (взаимодействие с производственным циклом, системами управления предприятием и организации производства). Подобного рода трудности распределены в таблице по отраслям.

Материалы для аддитивного производства

94% респондентов заявили, что их проектно-конструкторские отделы вынуждены выбирать традиционные методы производства вместо 3D-печати из-за отсутствия нужных материалов. И это действительно важная проблема. Основными препятствиями могут быть не только стоимость и доступность материала, но и его рабочие характеристики.

Как упоминалось выше, качество изделий (отсутствие дефектов, прочность, внешний вид и т. д.) является проблемой, с которой сталкиваются многие производители. В то время как некоторые отрасли (например, стоматология и производство слуховых аппаратов) уже давно знакомы с технологией и используют ее на благо клиентов, другие еще не продвинулись дальше прототипирования. Это связано с тем, что некоторые отрасли (например, здравоохранение и авиакосмическая индустрия) требуют использования сертифицированных материалов или специальной оценке качества материалов, которые будут использоваться после создания прототипа.

Согласно исследованию Jabil, наиболее часто используются полимерные материалы для 3D-печати, тогда как производители больше всего заинтересованы в использовании металлов. В настоящее время 3D-печать больше всего подходит для сложных, кастомизированных деталей, которые дорого и трудно изготовить традиционными методами. Но по мере снижения стоимости материалов и повышения производительности оборудования ожидается, что скоро металлы станут доступнее для аддитивного производства.

При выборе материалов для аддитивного производства помните о том, что их можно разрабатывать на заказ. При разработке специальных порошков и филаментов производители применяют весь накопленный опыт и учитывают особые требования заказчика. В этом случае характеристики готовой детали будут идеально отвечать спецификации.

Повышение доступности материалов, сокращение времени выхода на рынок и снижение затрат на производство – это лишь некоторые преимущества использования материалов, разработанных на заказ.

Фото: Jabil

Учитывая, что технология аддитивного производства прошла столь долгий путь всего за несколько лет, решение проблем с материалами не должно занять много времени. По мере появления новых материалов возможности аддитивного производства будут только расширяться. Поскольку 3D-печать также позволяет увеличить количество производимых деталей, она открывает действительно невероятные возможности.

6 из 10 респондентов заявили, что начнут более широко применять 3D-печать в своем производстве тогда, когда появится больше экономически эффективных, сертифицированных материалов. Кроме того, 59% говорят, что готовы не только использовать технологию аддитивного производства, но и всячески расширять ее применение.

Инвестиции в квалифицированный персонал будут ключом к более быстрому внедрению аддитивных технологий

Бюджетные ограничения в аддитивном производстве

Производители нуждаются в надежных системах 3D-печати, которые могут обеспечить достаточный уровень качества. Однако качество требует финансовых вложений. Поэтому неудивительно, что расходы на оборудование и материалы рассматриваются как основное препятствие внедрению 3D-печати.

Прежде чем взять аддитивное производство на вооружение, необходимо разработать детальную стратегию. Для этого нужно проанализировать весь производственный цикл, разработать экономическое обоснование и спланировать бюджет. Аддитивное производство – это всегда долгосрочные инвестиции, а порой и полная трансформация процесса производства. Хотя системы и материалы могут показаться дорогостоящими, в будущем они, скорее всего, компенсируют или значительно снизят финансовые и временные затраты и повысят эффективность производства.

Для тех, кто не хочет включать 3D-печать в свой производственный цикл, подойдет вариант заказа 3D-услуг у сторонней организации.

Оставить заявку

Недостаток знаний и опыта в сфере 3D-печати

Учитывая, как быстро развивается аддитивное производство, специалистов в этой области пока недостаточно, и респонденты неоднократно указывали на это.
Решить эту проблему можно, вырастив собственных специалистов. Обучение сотрудников разным технологиям – будь то литье под давлением или моделирование – значительно ускорит внедрение технологии. В процессе обучения моделированию для аддитивного производства вашей команде может потребоваться дополнительная помощь. Согласно опросу, компании, которые обучают собственных специалистов, также отмечают рост заинтересованности и креативности сотрудников и их гордость за профессиональные успехи.

Как и в любом другом случае, инвестиции в квалифицированный персонал будут ключом к преодолению этой проблемы. Кроме того, ваша организация может рассмотреть возможности партнерства с университетами, где студентов уже обучают аддитивным технологиям.

Независимо от того, новичок вы в аддитивном производстве или опытный пользователь, конкуренция за квалифицированных специалистов будет непростой.

Возможности 3D-печати для масштабирования производства

Одно из главных преимуществ, которое поможет вашему бизнесу выделиться среди конкурентов, – это скорость. Скорость создания идей, скорость прототипирования и скорость производства – вот что особенно ценно в мире, где важен быстрый результат. По мере своего развития аддитивное производство все больше отвечает этим требованиям.

В конечном итоге 3D-печать устраняет многие препятствия для вывода продукта на рынок или для его пробных поставок, поскольку она не требует значительных инвестиций в оснастку, формовку и оборудование, необходимых при традиционных методах производства. Любые организации – от стартапов до международных компаний – могут извлечь из аддитивных технологий значительную выгоду.

Партнерство в отрасли уже приводит к ощутимым результатам и открывает для 3D-печати все новые сферы применения. И чем более доступной становится технология, тем больше инноваций она рождает.

Не проблемы, а задачи

Хорошая новость – 98% респондентов настроены оптимистично и уверены, что у всех нас получится преодолеть проблемы, связанные с аддитивным производством. Более того, 55% ожидают прорыва уже в ближайшие три года.

Нам же необходимо сосредоточить свои усилия на следующих задачах:

• разработка стратегии;
• обучение и подбор персонала;
• финансовые вложения;
• новые технологии и инновации в аддитивном производстве;
• время менять процессы и подходы.

Единственный элемент, которому не было уделено особого внимания, это время. Несмотря на то, что мы живем в постоянно меняющемся мире, некоторые производители очень неохотно принимают изменения. Теперь для них пришло время осознать, что изменения сегодня – залог успеха в будущем.

Статья опубликована 26.11.2019 , обновлена 18.04.2022