A haladó gondolkodású gyártók előzetesen felkészülnek erre a trendre, és nyitnak a fejlődő technológiák felé – az egyik legfontosabb testreszabási lehetőséget pedig az additív gyártás és a digitális folyamat kombinálása jelenti. A 3D nyomtatásnak is nevezett additív gyártás a fizikai tárgyak rétegenként történő előállítását jelenti. Az új alkatrészek és termékek létrehozása hagyományosan időigényes és költséges folyamat, a gyártórendszerek (gyártó- és szerelősorok) újra konfigurálásának szükségessége miatt. Az üzembehelyezési- és átállási időhöz kapcsolódó költség pénzügyi hátrányt jelent, különösen az egyedi termékek esetében. Mindez nem fordulhat elő a testre szabott termékek mai, gyors ütemben fejlődő világában – az additív gyártás megoldást kínál erre a problémára.
A legelterjedtebb additív gyártási technológiák közül az FDM és a PolyJet gyártási technológia alkalmas alkatrészek, prototípusok gyors és költséghatékony előállítására. A PolyJet technológia a részletgazdagságáról ismert, az FDM technológia a tartós, végfelhasználásra kész alkatrészek gyártására helyezi a hangsúlyt. Ha az alkatrész esetében kulcsfontosságú a mechanikai szilárdság és tartósság, az FDM a legjobb választás.
A digitális folyamat az additív gyártás szempontjából
Az additív gyártás lehetővé teszi az új prototípusok, alkatrészek és termékek gyors előállítását, a gyártóberendezések nagy léptékű átállítása nélkül. A költségmegtakarítás jelentős lehet még az egyedi termékek esetében is – gondoljunk például egy gép meghibásodására, amikor egy helyszíni 3D nyomtatóval legyártható egy pótalkatrész. A bennük rejlő potenciál teljes kihasználásához érdemes összekapcsolni az additív gyártást és a digitális folyamatot. A fenti példában az IoT (dolgok internete) és az elemzés révén előzetesen felkészülhetünk a berendezés karbantartására, és proaktív intézkedéseket tehetünk. Ha a digitális raktárkészletből a szükséges pótalkatrész virtuális modelljét betápláljuk a 3D nyomtatóba, rövid idő alatt legyárthatjuk a cserealkatrészt, és elkerülhetjük a költséges leállásokat.
Az IoT kulcsfontosságú teljesítményadatokkal is képes szolgálni, amelyekkel zárt hurkú visszacsatolás hozható létre a terméktervezők számára. A valós termékhasználati adatokat a következő termékváltozatot elkészíteni szándékozó tervezők elérhetik a digitális folyamaton keresztül.
A generatív tervezés és a digitális folyamat
A mesterséges intelligencia (MI) átalakítja az iparágakat, a vállalatokat, és az azokban megjelenő szerepköröket is. A terméktervezési és mérnöki szerepkörökben dolgozókat MI-alapú generatív tervezőeszközökkel látják el, hogy kisebb tömegű, hatékonyabb jövőbeli termékváltozatokat hozhassanak létre.
Melyek az additív gyártásra való tervezés technikái?
Az alkalmazandó tervezési technika/technikák kiválasztásakor nagyon fontos átgondolni, hogy hogyan fogják használni az alkatrészt és milyen szerepet fog betölteni. A topológiaoptimalizálás és a generatív tervezés valójában gyakran kapcsolatban áll egymással. A generatív tervezés végső célja egy olyan terv megalkotása, amely jobban, gyorsabban és tömegcsökkentés mellett képes megfelelni a teljesítménykövetelményeknek, számítási módszerek és a meglévő erőforrások használatával. A topológiaoptimalizálás nem más, mint egy bevált generatív tervezési módszer, amely az anyageloszlás optimalizálására fókuszál, megbízható numerikus módszerek használatával. A topológiaoptimalizálással kapott optimalizált alakokat sok esetben nem lehet hagyományos eljárásokkal legyártani.
Tervezési technikák
Minden gyártási folyamatnak megvan a maga tervezési technikája: a gépi megmunkálásra váró darabokat máshogyan tervezzük, mint a 3D nyomtatással előállított elemeket. Az additív gyártás egyedi tervezési szabályokkal és eszközökkel dolgozik, amelyekkel optimalizált, 3D nyomtatásra kész terveket lehet létrehozni. Ezeket a tervezési megoldásokat azzal a céllal fejlesztettek ki, hogy a lehető legnagyobb mértékben optimalizálja az alkatrész költségét, megbízhatóságát és más, a termék életciklusára vonatkozó szempontokat.
Az additív gyártás rétegenkénti anyagnyomtatással kelti életre ezeket az innovatív, generatív terveket. Az ilyen optimalizált terméktervekkel jelentősen csökkenthető a hulladéktermelés, a felhasznált anyagok mennyisége és a termékek tömege, ami nagy jelentőséggel bír a termék előállítási költségeire és a gyakorlati teljesítményre nézve.
Az additív gyártás és a generatív tervezés kombinálásával a prototípuskészítés általános költségei is jelentősen csökkenthetők. Helyszíni 3D nyomtató használatával a terméktervezők gyorsan legyárthatnak egy-egy generatív tervezéssel optimalizált prototípust. A gyors prototípuskészítés hatással van a folyamat későbbi lépéseire is. Lehetővé teszi, hogy a gyártók minden korábbinál gyorsabban piacra vihessék a termékeiket, és megfelelhessenek az egyre rövidülő átfutási idők követelményeinek.
A gyártóknak additív gyártási stratégiára lesz szükségük, hogy lépést tarthassanak a tömeges testreszabási trendekkel és a versenyhelyzet kihívásaival. A digitális tervezési folyamattal kombinált additív gyártás lehetőséget biztosít az innovatív technológiák elterjedésére, és képes megkönnyíteni a különféle szerepkörök együttműködését. Az additív gyártás fizikai tekintetben forradalmasítja a gyártósorokat, míg a digitális folyamat képes lesz az összes műveletre vonatkozóan kiterjeszteni annak széleskörű hatását.
