Aditivna proizvodnja: Kada je 3D print pravo rješenje za proizvodnju
Riječ direktora
Pod teretom svakodnevnih zadataka teško je naći vremena za promjene i usvajanje novih praksi u proizvodnim procesima. U ovome tekstu opisan je način kako lakše prepoznati potencijalne kandidate za izradu aditivnom proizvodnjom.
Kako pronaći dodanu vrijednost u aditivnoj proizvodnji?
Za početak moram istaknuti mantru koju svima ponavljam: premda se čini da su aditivne tehnologije spore i da su izrađevine koje proizvedu razmjerno skupe, ono što se nikada ne smije izgubiti iz vida je činjenica da aditivna proizvodnja kupuje vrijeme. Zamislite, čim se nečeg sjetite i to “izmodelirate” na računalu, za nekoliko sati ili sljedeći dan imate izrađevinu u ruci. Nije dovoljno samo uspoređivati cijenu izrade pojedine komponente na tradicionalni ili aditivni način. Potrebno je uvesti i vrijeme u kalkulaciju. Vrijeme je u današnjem poslovanju najskuplji resurs i uvijek ga je premalo. Ugradnjom vremena u kalkulacije i izrade ROI tablica puno se prije i jasnije vidi prednost koju donosi aditivna proizvodnja.
Zelena komponenta aditivnih tehnologija
Vremenu treba pridodati i zelenu komponentu. Premda su aditivne tehnologije ekonomski skuplje od tradicionalnih, njihov je energetski otisak značajno povoljniji. Aditivne tehnologije najčešće troše manje energije za preradu sirovog materijala u proizvod, gledano po jedinici volumena. Osim toga, koriste upravo onoliko materijala – ili razmjerno malo više radi potpornih struktura – koliko je potrebno. Kada se pogleda sinergija između aditivne proizvodnje i novih tehnika oblikovanja proizvoda, kao što su generativno oblikovanje i topološka optimizacija, postaje jasno da se na aditivni način mogu proizvoditi dijelovi koji sasvim adekvatno vrše funkciju, a imaju značajno manji volumen i težinu od onih koje su proizvedene tradicionalnim tehnologijama proizvodnje. A manja težina dijelova donosi dodatne uštede energije tijekom eksploatacije, što čini cjelokupan proces još ekološki prihvatljivijim.
Postoji li strukturirani način razmišljanja koji će razmjerno lako omogućiti vašim inženjerima i tehničarima prepoznavanje dijelova/komponenti koje se isplati proizvoditi aditivnim tehnologijama proizvodnje?
Metodologija za prepoznavanje dijelova optimalnih za izradu na 3D printeru
Područje 3D printa, tj. aditivne proizvodnje, vrlo je složeno radi postojanja velikog broja klase opreme, tehnologija i materijala koje je moguće koristiti. Ipak može se donekle pojednostaviti razmišljanje o tome kako prepoznati što je najbolje proizvoditi na aditivan način. Tijekom dugogodišnjeg rada na 3D printanju, iskristalizirale su se tri varijable koje mogu pomoći da bi se na jednostavan način prepoznalo komponente koje se isplati proizvoditi aditivnim tehnologijama proizvodnje. Na taj način i niže proizvodno osoblje može tijekom šetnje pogonom brzo uočiti što se isplati 3D printati.
Varijable su sljedeće:
- Varijabla 1 (V1) – Veličina / volumen izrađevine
Načelno govoreći, što manje to bolje. Volumen ima to nezgodno svojstvo da raste eksponencijalno, to jest na 3 potenciju. Kocka duljine stranice 1 cm ima volumen 1 cm³ (1 cm x 1 cm x 1 cm = 1 cm³). Istovremeno naizgled samo duplo veća kocka duljine stranice 2 cm ima volumen 8 cm³ (2 x 2 x 2 = 8 cm³). Drugim riječima, za ovu „duplo veću“ kocku treba 8x više materijala. Samim time potrebno je i otprilike 8x više vremena za izradu. Naizgled mala promjena u veličini predmeta može imati značajan utjecaj na cijenu, odnosno ekonomičnost nekog predmeta.
- Varijabla 2 (V2) – Složenost oblika
Načelno govoreći, što složenije to bolje. Složenost geometrije najčešće ne predstavlja problem za aditivnu proizvodnju. To pogotovo vrijedi ako govorimo o industrijskoj klasi opreme. S druge pak strane kod tradicionalnih tehnologija situacija je obrnuta. Odnosno, sa složenošću raste cijena, ponekad i eksponencijalno, ovisno o geometriji. Složene predmete se isplati razmatrati kao kandidate za proizvodnju aditivnim načinom. Štoviše, aditivne tehnologije mogu proizvesti i neke oblike koje je vrlo teško ili nemoguće izraditi na tradicionalan način. Primjerice, ako olakšate neku komponentu topološkom optimizacijom, ona može biti izvanredan kandidat za 3D printanje. Ovdje treba spomenuti i konsolidaciju sklopova, to jest pretvaranje sklopova u pojedine komponente.
Recimo da ovdje uvedemo neku skalu od 1 do 10. 1 bi bio jednostavan oblik (npr. kocka) a 10 iznimno složena geometrija (primjerice topološki optimizirani alat za prihvat na robotskoj ruci).
- Varijabla 3 (V3) – Broj komada
Načelno govoreći, što manje to bolje. Komadna proizvodnja i proizvodnja malih serija je područje gdje je aditivna proizvodnja na svome terenu. Kada se u usporedbama s cijenama izrađevina proizvedenih tradicionalnim tehnologijama uzme u obzir potreba za dodatnim tehnologičnim oblikovanjem (npr. dodavanjem kutova ukošenja, geometrije za prihvat i stezanje i slično), ili razvoj i proizvodnja alata i naprava za proizvodnju, čest je slučaj da je matematika na strani aditivne proizvodnje do neke količine potrebnih komada.
Znači, formula glasi:
Faktor isplativosti (FI) = (1/V1)*V2*(1/V3)
Cilj je da FI bude što veći. Potrebno je napomenuti da je ovo vrlo pojednostavljena metodologija, no dat će smjernice na kvalitetan način.
U tome smislu imamo za vas prijedlog. Prošetajte proizvodnim pogonom (ili R&D odjelom) u vašoj firmi. Identificirajte komponente koje vam se čine zanimljive za aditivnu proizvodnju. Tu uključite i one koje na prvi pogled možda ne djeluju kao dobri kandidati. Provedite ih kroz ovaj postupak ocjenjivanja i otkrijte svoje kandidate za 3D print.
A kada nađete nešto zanimljivo, javite se u IZIT!
Pročitajte više o IZIT primjerima primjene 3D printa: