Gids voor snelle productie

Voor elk opkomend of groeiend bedrijf is het van cruciaal belang om oplossingen te zoeken om producten sneller op de markt te brengen. Snelle productie kan de productie versnellen en flexibeler maken, en helpen de tijd en kosten te verminderen die gepaard gaan met traditionele productie voor op maat gemaakte producten en serieonderdelen in kleine volumes.

In deze gids leert u over de verschillende snelle productiemethoden en -oplossingen die tegenwoordig beschikbaar zijn, en hoe u deze kunt gebruiken om de juiste voor uw bedrijf te kiezen.

Wat is snelle productie?

Rapid manufacturing staat voor de verschillende productieprocessen die de snelle en flexibele productie van eindgebruiksonderdelen voor op maat gemaakte producten, serieproductie in kleine volumes of brugproductie mogelijk maken.

De meeste traditionele fabricageprocessen, zoals spuitgieten en gieten, vereisen gereedschap dat kostbaar en tijdrovend is om te vervaardigen. Daarentegen maken snelle fabricageprocessen de productie van complexe onderdelen mogelijk tegen lagere kosten en minder tijd.

Er zijn verschillende processen betrokken bij rapid manufacturing, bijvoorbeeld additieve fabricage, CNC-bewerking en rapid tooling. De meeste van deze methoden combineren ook digitaal ontwerp en softwareautomatisering om het productieproces te versnellen.

Snelle productie versus snelle prototyping

Rapid prototyping is de groep technieken die wordt gebruikt om tijdens productontwikkeling snel een schaalmodel van een fysiek onderdeel of assemblage te fabriceren met behulp van driedimensionale CAD-gegevens (computer-aided design). Met rapid prototyping kunnen ontwerpers en technici sneller dan ooit prototypes rechtstreeks van CAD-gegevens maken en snelle en frequente revisies van hun ontwerpen uitvoeren op basis van praktijktests en feedback.

Omdat deze onderdelen of samenstellingen meestal worden geconstrueerd met behulp van additieve fabricagetechnieken in tegenstelling tot traditionele subtractieve methoden, is de uitdrukking synoniem geworden met additieve fabricage en 3D-printen.

Omdat rapid prototyping-tools zich in de loop der jaren steeds verder ontwikkelden, kunnen bedrijven nu dezelfde technieken gebruiken om onderdelen voor eindgebruik te maken. Dankzij veerkrachtige materialen en dalende kosten kunnen bedrijven in toenemende mate gebruik maken van deze tools om traditionele productietools te vervangen of om hun workflows aan te vullen om een ​​snellere doorlooptijd van afgewerkte producten te vergemakkelijken.

Snelle productie versus additieve productie

Additive manufacturing (AM), of 3D-printen, technologieën creëren driedimensionale onderdelen van computer-aided design (CAD)-modellen door achtereenvolgens materiaal laag voor laag toe te voegen totdat een fysiek onderdeel is gemaakt.

AM-technologieën vereisen geen gereedschap en kunnen complexe ontwerpen maken voor prototyping of fabricage die anders te duur of tijdrovend zouden zijn, waardoor ze ideaal zijn voor een breed scala aan technische en productietoepassingen.

Additieve fabricagetechnieken zijn enkele van de processen waarop snelle fabricage vertrouwt als een manier om nieuwe onderdelen te maken. Door snelle gereedschappen te produceren, kan additive manufacturing ook de doorlooptijd en kosten verminderen die gepaard gaan met traditionele productieprocessen.

Snelle productiemethoden

Snelle productie is afhankelijk van een verscheidenheid aan tools en processen om producten te maken. Deze omvatten additieve fabricage, subtractieve gereedschappen zoals CNC-bewerking en snelle gereedschappen voor traditionele productiemethoden.

Additieve productie

Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM 3D-printen, ook bekend als fused filament fabrication (FFF), is een 3D-printmethode die onderdelen bouwt door het smelten en extruderen van thermoplastisch filament, dat een printermondstuk laag voor laag in het bouwgebied neerslaat.

FDM is de meest gebruikte vorm van 3D-printen op consumentenniveau, gevoed door de opkomst van 3D-printers voor hobbyisten. Industriële FDM-printers zijn echter ook populair bij zowel ontwerpprofessionals als fabrikanten.

FDM heeft de laagste resolutie en nauwkeurigheid in vergelijking met andere plastic 3D-printprocessen en is niet de beste optie voor het printen van complexe ontwerpen of onderdelen met ingewikkelde functies. Afwerkingen van hogere kwaliteit kunnen worden verkregen door middel van chemische en mechanische polijstprocessen. Industriële FDM 3D-printers gebruiken oplosbare dragers om sommige van deze problemen te verhelpen.

FDM werkt met een reeks standaard thermoplasten, zoals ABS, PLA en hun verschillende mengsels. Industriële FDM-printers bieden ook een breder scala aan technische thermoplasten of zelfs composieten. Voor productie zijn FDM-printers vooral handig voor het produceren van eenvoudige onderdelen, zoals onderdelen die normaal gesproken machinaal kunnen worden bewerkt.

Stereolithografie (SLA)

SLA 3D-printers gebruiken een laser om vloeibare hars uit te harden tot gehard plastic in een proces dat fotopolymerisatie wordt genoemd. SLA is een van de meest populaire processen onder professionals vanwege de hoge resolutie, precisie en materiaalveelzijdigheid.

SLA-onderdelen hebben de hoogste resolutie en nauwkeurigheid, de duidelijkste details en de gladste oppervlakteafwerking van alle plastic 3D-printtechnologieën, maar het belangrijkste voordeel van SLA ligt in zijn veelzijdigheid. Materiaalfabrikanten hebben innovatieve SLA-fotopolymeerharsformuleringen gemaakt met een breed scala aan optische, mechanische en thermische eigenschappen die overeenkomen met die van standaard-, technische en industriële thermoplasten.

SLA is een geweldige optie voor zeer gedetailleerde onderdelen die nauwe toleranties en gladde oppervlakken vereisen, zoals mallen, patronen en andere functionele onderdelen voor eindgebruik. SLA wordt gebruikt voor snelle productie in een groot aantal industrieën, van tandheelkunde tot sieraden, gezondheidszorg, modelbouw en in toenemende mate consumentenproducten.

SLA 3D-printen kan worden gebruikt voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder de snelle productie van op maat gemaakte oortelefoons, medische wattenstaafjes en schoenzolen.

Voorbeeld onderdeel

Vraag een gratis proefstuk aan

Zie en voel de SLA-kwaliteit van Formlabs uit de eerste hand. We sturen een gratis proefstuk naar uw kantoor.

Vraag een gratis proefstuk aan

Selectief laser sinteren (SLS)

Selectief lasersinteren is de meest gebruikte technologie voor additieve fabricage voor industriële toepassingen, waarop ingenieurs en fabrikanten in verschillende industrieën vertrouwen vanwege het vermogen om sterke, functionele onderdelen te produceren.

SLS 3D-printers gebruiken een krachtige laser om kleine deeltjes polymeerpoeder te versmelten. Het niet-gesmolten poeder ondersteunt het onderdeel tijdens het printen en elimineert de noodzaak voor speciale ondersteuningsstructuren. Dit maakt SLS ideaal voor complexe geometrieën, inclusief interieurkenmerken, ondersnijdingen, dunne wanden en negatieve kenmerken. Onderdelen geproduceerd met SLS-printen hebben uitstekende mechanische eigenschappen, met een sterkte die lijkt op die van spuitgegoten onderdelen.

SLS 3D-printen kan sterke, functionele onderdelen produceren voor toepassingen zoals fabricage in kleine batches, massale op maat gemaakte consumentenproducten en vervangende onderdelen.

In de productie wordt SLS 3D-printen gebruikt voor de fabricage van kleine batches, de productie van nieuwe consumentenproducten voor massaaanpassing, de productie van vervangende onderdelen, evenals duurzame, duurzame mallen en armaturen (bijv. clips en klemmen) en gereedschap. SLS kan ook worden gebruikt om in-house gebruiksklare, patiëntspecifieke medische hulpmiddelen te vervaardigen, zoals protheses, orthesen (d.w.z. ledematenvervangingen + beugels), chirurgische modellen en gereedschappen.

Voorbeeld onderdeel

Vraag een gratis proefstuk aan

Zie en voel de kwaliteit van Formlabs SLS uit de eerste hand. We sturen een gratis proefstuk naar uw kantoor.

Vraag een gratis proefstuk aan

CNC-tools

Computer numerieke besturing (CNC)-tools - in tegenstelling tot FDM, SLA of SLS - zijn subtractieve productieprocessen. Ze beginnen met massieve blokken, staven of staven van plastic, metaal of andere materialen die worden gevormd door materiaal te verwijderen door middel van snijden, boren, boren en slijpen.

CNC-gereedschappen omvatten CNC-bewerking, waarbij materiaal wordt verwijderd door een draaiend gereedschap en een vast onderdeel (frezen) of een draaiend onderdeel met een vast gereedschap (draaibank). Lasersnijders gebruiken een laser om met hoge precisie een breed scala aan materialen te graveren of te snijden. Waterstraalsnijders gebruiken water gemengd met schuurmiddel en hoge druk om door praktisch elk materiaal te snijden. CNC-freesmachines en draaibanken kunnen meerdere assen hebben, waardoor ze complexere ontwerpen kunnen beheren. Laser- en waterstraalsnijders zijn meer geschikt voor platte onderdelen.

CNC-gereedschappen kunnen onderdelen vormen van kunststoffen, zachte metalen, harde metalen (industriële machines), hout, acryl, steen, glas, composieten. Voor snelle productie zijn ze ideaal voor het produceren van op maat gemaakte of kleine hoeveelheden eindgebruiksonderdelen, structurele onderdelen en gereedschappen voor een breed scala aan industrieën.

In vergelijking met tools voor additieve fabricage zijn CNC-tools ingewikkelder om in te stellen en te bedienen, terwijl sommige materialen en ontwerpen speciale gereedschappen, hantering, positionering en verwerking vereisen. Dit maakt ze kostbaar voor eenmalige onderdelen in vergelijking met additieve processen en beter geschikt voor kleine productieruns.

Snel gereedschap

Hybride productie combineert snelle productietools met traditionele productieprocessen zoals spuitgieten, thermovormen of gieten. Het verbetert het productieproces door de flexibiliteit, wendbaarheid, schaalbaarheid en kostenefficiëntie te verbeteren. Hierdoor kunnen fabrikanten snel inspelen op veranderende zakelijke behoeften.

Een 3D-geprinte mal voor het vacuümvormen van productverpakkingen.

• Gereedschap

Bouw aangepaste gereedschappen die bestand zijn tegen de ontberingen van de fabrieksvloer en die kunnen helpen bij het oplossen van de moeilijkste productie-uitdagingen. Valideer productieprocessen, los DFM-problemen op en vergroot de flexibiliteit door gereedschap direct te printen voor toepassingen variërend van spuitgieten tot CNC-buisbuigen.

• Jigs en armaturen

Verlaag de kosten en vergroot de wendbaarheid door de productie van mallen en opspanningen in eigen beheer te brengen zonder minimale bestelhoeveelheden, zonder toolpath-programmering (voor 3D-printen), brede materiaalkeuze en lage investeringskosten . Verbeter producten continu en reageer snel en effectief op problemen op uw productielijn met mallen en opspanningen die de assemblage- of QA-processen verbeteren.

Wit papier

Snel spuitgieten met laag volume met 3D-geprinte mallen

Download onze whitepaper voor richtlijnen voor het gebruik van 3D-geprinte mallen in het spuitgietproces om de kosten en doorlooptijd te verlagen en bekijk real-life casestudies met Braskem, Holimaker en Novus Applications.

Lees het Witboek Wit papier

Jigs ontwerpen & Armaturen met 3D-printen

Download de whitepaper om de kosten en doorlooptijd van het produceren van mallen en armaturen te verminderen.

Download de whitepaper

Het juiste snelle productieproces kiezen

Omdat productieprocessen voortdurend in ontwikkeling zijn, verschuiven de buigpunten waar het zinvol is om van de ene techniek naar de andere over te gaan als gevolg van verbeteringen in apparatuur, materialen en schaalvoordelen.

Snelle productietools openen zich voor een breder scala aan toepassingen met een laag tot gemiddeld volume naarmate hardware en materialen verbeteren en de kosten per onderdeel blijven dalen.

Houd rekening met de volgende factoren bij het selecteren van een snel productieproces:

• Formulier: Hebben uw onderdelen complexe interne kenmerken of strenge tolerantie-eisen? Afhankelijk van de geometrie van een ontwerp, kunnen de productie-opties beperkt zijn, of ze kunnen een aanzienlijke optimalisatie van het ontwerp voor productie (DFM) vereisen om ze economisch te produceren.

• Volume/kosten: Wat is het totale of het jaarlijkse volume aan onderdelen dat u van plan bent te produceren? Sommige productieprocessen hebben hoge initiële kosten voor gereedschap en installatie, maar produceren onderdelen die per onderdeel goedkoop zijn. Productieprocessen met een laag volume hebben daarentegen lage opstartkosten, maar door langzamere cyclustijden, minder automatisering en handmatige arbeid blijven de kosten per onderdeel constant of nemen ze slechts marginaal af wanneer het volume toeneemt.

• Doorlooptijd: Hoe snel heeft u onderdelen of gereed product nodig? Bij sommige processen worden de eerste onderdelen binnen 24 uur gemaakt, terwijl het gereedmaken en instellen van bepaalde productieprocessen met een hoog volume maanden in beslag neemt. In sommige gevallen kan snelle tooling deze doorlooptijd aanzienlijk verkorten.

• Materiaal: Tegen welke spanningen en spanningen moet uw product bestand zijn? Het optimale materiaal voor een bepaalde toepassing wordt bepaald door een aantal factoren. De kosten moeten worden afgewogen tegen functionele en esthetische vereisten. Overweeg de ideale eigenschappen voor uw specifieke toepassing en contrasteer deze met de beschikbare keuzes in een bepaald productieproces.

Outsourcing versus interne productie

Bedrijven die willen profiteren van de kracht van snelle productietools, hebben de mogelijkheid om het werk uit te besteden aan een servicebureau of om in huis te produceren.

Bedrijven zoals 3D Hubs, Protolabs, Fictiv of lokale servicebureaus bieden productie- en rapid prototyping-services op aanvraag. Deze bureaus hebben doorgaans meerdere technologieën beschikbaar, waaronder zowel additieve als subtractieve processen.

De belangrijkste nadelen van uitbesteding aan servicebureaus zijn de kosten en de doorlooptijd. Een van de grootste voordelen van snelle productie is de snelheid in vergelijking met traditionele productiemethoden, die snel afneemt wanneer een uitbesteed onderdeel een week of zelfs meerdere weken nodig heeft om aan te komen.

Het uitbesteden van de fabricage van onderdelen is ook vaak erg duur. Maar afhankelijk van het aantal onderdelen en het printvolume kan een bedrijf binnen een paar maanden zelfs doorbreken door simpelweg te investeren in een 3D-printer en in huis te printen.

Aan de slag met snelle productie

Traditionele methoden hebben nog steeds een plaats in de productie omdat ze meer geschikt zijn voor massaproductie. Maar steeds meer bedrijven wenden zich tot snelle productie als een manier om producties in kleine oplagen uit te voeren. Technologische vooruitgang en gunstige bijbehorende processen, zoals snelle productietools en hybride productie, zijn van invloed op deze verschuiving.

Bekijk hoe Formlabs in-house snelle productie toegankelijk maakt voor bedrijven met betaalbare, krachtige 3D-printers.