Produkcja addytywna – rewolucja przemysłowa XXI wieku

Produkcja addytywna przeszła długą drogę rozwoju – od prototypowania z zastosowaniem podstawowych materiałów i sprzętu do wytwarzania przyrostowego, które jest możliwe w wielu metodach oraz technologiach, przy użyciu różnorodnych materiałów o wysokiej wytrzymałości i dokładności. Druk przestrzenny to obecnie jedna z najszybciej rozwijających się technologii, znajdująca szerokie zastosowanie w wielu branżach. Druk 3D znacząco ułatwia oraz przyśpiesza pracę koncepcyjną oraz umożliwia wdrożenie efektywniejszych rozwiązań na liniach produkcyjnych. W jaki sposób to wszystko jest możliwe? Odpowiedzi w poniższym artykule.

Piotrem Piskorskim, Project Managerem w Sygnis podczas pracy w parku maszynowym Grupy Sygnis
Zdjęcie 1. Piotr Piskorski, Project Manager w Sygnis podczas pracy w parku maszynowym Grupy Sygnis
Źródło: Sygnis New Technologies

DYNAMICZNY ROZWÓJ I MOŻLIWOŚCI DRUKU 3D

Wytwarzanie addytywne jest obecne w niemalże każdej branży przemysłowej, w tym w budowie maszyn, przemyśle chemicznym, energetycznym, lotniczym, samochodowym, robotyce, produkcji narzędzi i wielu innych. Aktualnie obserwuje się dynamiczny rozwój obszaru produkcji addytywnej, dzięki czemu producenci otrzymują nowe możliwości. Firmy mogą znacząco ulepszać swoje produkty poprzez możliwość wcześniejszego przetestowania ich za pomocą prototypów, wytworzonych w szybki i tani sposób. Ponadto, w branży technologii addytywnych jest możliwość tworzenia maszyn i systemów szytych na miarę konkretnych potrzeb. Indywidualny dobór maszyn i systemów to prosta droga do zmniejszenia zużycia wykorzystywanych materiałów, co znacząco wpływa na poniesione koszty wytwórcze oraz zwiększa efektywność produkcyjną. Co więcej, wytwarzanie addytywne wpływa również na korzystną w obecnych czasach dywersyfikację produkcji – w dobie gwałtownych zmian i konieczności szybkiej reakcji na zapotrzebowanie. Osią współczesności bowiem jest jak najszybsza reakcja na pojawiające się trendy i dostarczenie wymaganego produktu na rynek.

Model wykonany przy pomocy technologii druku 3D
Zdjęcie 2. Model wykonany za pomocą technologii druku 3D
Źródło: Sygnis New Technologies

MAŁA WIELKA ZMIANA – PRODUKCJA NISKOSERYJNA

W ślad za tymi zmianami idzie również możliwość produkcji niskoseryjnej w sposób opłacalny, zmniejszenie kosztów logistycznych poprzez brak konieczności utrzymywania dużych przestrzeni magazynowych, dynamicznej produkcji na żądanie oraz zmniejszenie śladu węglowego na różnych etapach wytwórczych. Niemniej istotne jest to, że firmy mogą wyeliminować użycie form i oprzyrządowania, a także skrócić łańcuchy dostaw, co kolejny raz znacząco wpływa na poniesione przez producenta końcowe koszty wytwórstwa.

ODPOWIEDZIALNOŚĆ ŚRODOWISKOWA

Praktycznym przykładem na to, jak produkcja addytywna może wkrótce wbić się klinem w dotychczasowe procesy serwisu sprzętu i części zamiennych, jest zmiana relacji pomiędzy użytkownikiem, a dostawcą sprzętu. Kluczowe części zamienne mogą być produkowane w taki sposób, by można było je w łatwy sposób zamienić w razie awarii, przedłużając tym samym żywotność całego sprzętu. W razie uszkodzenia części sprzętu, użytkownik może pobrać model danej części bezpośrednio od producenta i wyprodukować go w lokalnej drukarni 3D lub samodzielnie (z zachowaniem wytycznych producenta dotyczących ustawień procesu druku 3D). Powyższa zmiana wymagałaby od producenta bardziej świadomego projektowania urządzeń, które docelowo mają być długowieczne. Skutkowałoby to przekształceniem mentalności “Kup, użyj, wyrzuć” w postawy większej odpowiedzialności środowiskowej.

Uszkodzona rączka od lodówki zamieniona na nową, wydrukowaną w technologii addytywnej
Zdjęcie 3. Uszkodzony uchwyt od lodówki zamieniony na nowy, wydrukowany w technologii addytywnej
Źródło: Sygnis New Technologies

SZYBKIE PROTOTYPOWANIE

Kluczową zaletą druku 3D jest możliwość wprowadzania szybkich iteracji w zakresie formy, dopasowania i funkcji podczas tworzenia gotowego wyrobu. Produkty mogą być zindywidualizowane i spersonalizowane w sposób, który wcześniej był niemożliwy. A zatem już na etapie projektowania, wzornicy mogą na bieżąco testować prototypy, nanosić otrzymane uwagi od np. grupy focusowej i optymalizować je, by maksymalizować funkcjonalność projektu oraz dopasowywać go do potrzeb nawet najbardziej wymagających klientów. Zmiany projektowe, które zajęłyby dużo więcej czasu przy użyciu konwencjonalnych metod produkcji, można wprowadzić znacznie szybciej, często w niecały tydzień, przy użyciu przemysłowych drukarek 3D, w dodatku znacznie niższym kosztem! Dlatego producenci i poddostawcy coraz częściej zwracają się ku zastosowaniu druku 3D w przemyśle, aby zachować zwinność, elastyczność i innowacyjność.

PRZYKŁAD:
Wyobraźmy sobie, że producent samochodów posiada około 100 000 dostawców komponentów samochodowych na całym świecie. Dzięki produkcji addytywnej mogą oni na bieżąco projektować i drukować je w dowolnym miejscu, bez przywiązania do jednej lokalizacji. Produkcja addytywna oferuje również dodatkową zaletę, jaką jest bezobsługowa, zautomatyzowana praca drukarek 3D.

MODELE O SKOMPLIKOWANEJ GEOMETRII

Dzięki drukowi 3D jesteśmy w stanie realizować projekty, które wcześniej wydawały nam się niemożliwe do wykonania. Za przykład posłuży nam projekt wtryskiwacza paliwa lotniczego. Projekt ten trwał kilka lat, a rozpoczął się od dwudziestu jeden pojedynczych elementów odlewanych i wytwarzanych maszynowo, które zostały zespawane, aby stworzyć dyszę i wtryskiwacz paliwa. Dziś, cały element jest wykonywany w jednym kawałku przy użyciu technologii addytywnej. Upraszcza to proces montażu, radykalnie poprawia jakość, pozwala na zmniejszenie zapasów materiału i fundamentalne przekształcenie łańcucha dostaw.

Wydrukowany model obudowy wyrzynarki do drewna.
Zdjęcie 4. Wydrukowany model obudowy wyrzynarki do drewna
Źródło: DWS Systems

DRUK 3D PRZYSZŁOŚCIĄ PRZEMYSŁU

Druk 3D cieszy się coraz większą popularnością. Technologia ta bowiem oferuje coraz to nowsze i doskonalsze rozwiązania, dzięki którym optymalizujemy produkcję oraz ulepszamy jakość wytwarzanych elementów. Dalszy rozwój druku 3D jest obecnie jednym z koniecznych kamieni milowych do osiągnięcia pełnej realizacji wizji Przemysłu 4.0. Dzięki temu można zminimalizować nadprodukcję, dowolnie personalizować produkt na życzenie Klienta i drastycznie skrócić Time-to-Market. Tym samym, druk 3D stał się realną alternatywą dla tradycyjnych metod wytwarzania, takich jak CNC lub formowanie wtryskowe. Szybki rozwój sprzętu i oprogramowania, umożliwia konstruktorom i użytkownikom maszyn implementację metod wytwarzania przyrostowego w fabrykach i halach produkcyjnych. Potencjał technologii przyrostowych jest niemalże nieograniczony, przed nami mnóstwo do odkrycia. Potrzeba odwagi, by po te możliwości sięgnąć i je rozwijać.