3D-printen voor productie:we missen dit ene ding

Het is een paar weken geleden dat ik de Additive Manufacturing Users' Group-conferentie (AKA "AMUG") bijwoonde, en ik heb nogal wat nagedacht over 3D-printen voor productie. Veel van de presentaties en gesprekken op het evenement gingen over massaproductie met 3D-printen. Mijn conclusie is echter dat we nog jaren verwijderd zijn van 3D-printen voordat productie werkelijkheid wordt.

In sommige industrieën, zoals de lucht- en ruimtevaart, wordt tegenwoordig 3D-printen gebruikt voor onderdelen voor eindgebruik! Ze printen hoogwaardige onderdelen in een kleine hoeveelheid waarmee ze elk jaar een hoop geld kunnen besparen door minder brandstof te gebruiken. Luchtvaartbedrijven hebben normen vastgesteld voor hun toepassingen met behulp van zeer specifieke materialen en machines (onze Certified Grade Ultem9085 is daar een van).

De adoptie van 3D-printen voor productie kent vele uitdagingen. 3D-printbedrijven hebben de neiging zich te concentreren op de technische aspecten van 3D-printen - voornamelijk printsnelheid - om te proberen de adoptie te helpen. De grotere uitdaging ligt echter in technische normen.

Hoewel het veel spannender is om de nieuwste technologieën te bespreken om massaproductie met 3D-printen tot wasdom te brengen, vormen technische normen een serieuze uitdaging die moet worden aangepakt. Maar waarom zijn technische normen in de eerste plaats belangrijk? En waarom is het zo moeilijk om ze te maken voor 3D-geprinte onderdelen?

Engineeringstandaarden creëren een gemeenschappelijke taal en kwaliteitsborging voor bedrijven die samenwerken. Ze stellen het ene bedrijf in staat onderdelen van het andere te kopen, met duidelijke verwachtingen rond allerlei kenmerken:onderdeeltolerantie, oppervlakteafwerking en metallurgiekwaliteit, om er maar een paar te noemen. Door onderdelen volgens een vastgestelde kwaliteitsnorm te maken, krijgt de wereld veiligere onderdelen en producten. Bij toepassing op 3D-printen wordt het vaststellen van deze normen ingewikkeld.

3 uitdagingen voor massaproductie met 3D-printen

1. Anisotropie

Dit is een technische term voor "niet uniform sterk". Een isotroop onderdeel is er een met dezelfde sterkte- en stijfheidskenmerken, ongeacht vanuit welke hoek u kracht uitoefent. Nog steeds bij me? Een 3D-geprint onderdeel is anisotroop van nature, vanwege het laag-voor-laag proces dat het creëert.

Bij traditionele productie is een blok metaal of plastic consistent door het hele voorraadmateriaal. Dit creëert uniforme sterkte-eigenschappen die gemakkelijk te simuleren zijn en die voorspellen hoe de onderdelen zich onder spanning zullen gedragen.

2. Technologische variaties

"We hebben standaarden nodig voor 3D-geprinte onderdelen", is een makkelijke uitspraak om daar weg te gooien. Dieper graven, is het een enorme uitdaging vanwege het aantal verschillende soorten 3D-printen, verschillende materialen en verschillende kwaliteit van onderdelen, zelfs binnen hetzelfde technologietype. Deze uitdagingen zijn eenvoudiger in conventionele subtractieve productie, omdat het voorraadmateriaal al vele jaren normen heeft.

Fused Deposition Modeling (FDM/FFF), Stereolithography (SLA), Selective Laser Sintering (SLS) en material jetting (PolyJet) hebben allemaal verschillende onderdeeleigenschappen en gebruiken verschillende materialen. Het creëren van een standaard voor onderdelen met zo'n breed scala aan technologieën en materialen is een enorme onderneming die tijd kost om vast te stellen - en een waanzinnige hoeveelheid materiaaltestcoupons.

3. Procesvariaties

Bij het snijden van standaard, kant-en-klaar materiaal is het gemakkelijk te zien of er iets misgaat. Het materiaal heeft overal een uniforme consistentie, dus als er problemen zijn met het onderdeel, zijn ze zichtbaar op het oppervlak. 3D-printen heeft bijna altijd een andere interne consistentie (infill) dan de buitenste schil.

Laten we zeggen dat je onderdeel drie buitenste schalen heeft. Als de 3Dprinter er niet in slaagt om goed te extruderen aan de binnenkant van de schaal, hoe weet u dat dan? Als je 3D-printen gebruikt voor productie, en een onderdeel van een auto faalt door een ongezienefect, kan dat ernstige gevolgen hebben. Het vaststellen van een technische standaard voor 3D-geprinte onderdelen kan dergelijke problemen helpen voorkomen voordat ze beginnen.

Is additieve productie klaar voor massaproductie?

Ik denk dat massaproductie met 3D-printen uiteindelijk populairder zal worden dan conventionele (subtractieve) productieprocessen. Ter verduidelijking, met "uiteindelijk" bedoel ik dat de technologie nog een aantal uitdagingen heeft voordat 3D-printen voor productie algemeen wordt toegepast. De grootste uitdaging is het vaststellen van een kwaliteitsstandaard voor 3D-geprinte onderdelen. Het zal jaren duren voor de verschillende technische organisaties zoals ISO en ASTM om deze normen te creëren, maar als ze dat eenmaal doen, ben ik verheugd om te zien dat 3D-printen overal door bedrijven wordt gebruikt voor onderdelen voor eindgebruik.