3D-Печать и Четвертая промышленная революция

Статья - продолжение

Уже сейчас индивидуальные предприниматели могут создавать изделия, которые недавно были по силам лишь крупным предприятиям. У небольших компаний появилась возможность не только использовать компьютерные программы и обмениваться своими разработками, но и получить доступ к все еще дорогому, но стремительно дешевеющему оборудованию, предоставляющему большие возможности немедленного внедрения.

Технологии меняются быстро как никогда, создавая новые взаимоотношения в распределении межотраслевых и межгосударственных связей, в структуре трудовых ресурсов и в образовании.  Что же означает        4-я Промышленная Революция? 

Alt-Industrie 4,0
К чему же приведет широкое применение промышленных 3D-принтеров в мировом производстве?

Анализируя тенденции развития и использования технологий 3D-печати, можно сделать несколько выводов, которые могут характеризовать данную технологию как ключевой момент четвертой технической революции:

1. 3D-печать становится лидером революции по техническому перевооружению традиционных методов производства, пока не заменяя большинство из них. Скорее всего,  в течение пяти лет 3D-печать будет использоваться непосредственно или косвенно в производстве, занимая около 20 процентов производства продукции или их частей. Здесь, под "косвенные" понимается массовое изготовление форм, оснастки и других вспомогательных деталей, связанных с технологической подготовкой производства, использующей 3D-печать. Это позволит как минимум сократить цикл производства и значительно повысить рентабельность.


2. Стремление к экономии материала будет стимулировать использование 3D-печати во многих отраслях. Это связано с тем, что 3D-печать является аддитивной, а не обрабатывающей технологией, что позволяет практически исключить потери материала. Здесь, под аддитивностью следует понимать свойство технологии, позволяющее полностью использовать исходный материал (заготовку) в готовом изделии, т.е. количество исходного материала равно количеству материала в детали. Другими словами, технологии 3D-печати являются безотходными. Так, в автомобильной промышленности при традиционном производстве некоторых алюминиевых деталей только 10-15 процентов материала используется в готовой детали, а остальная часть материала идет в отходы в результате механической обработки.


3. Уникальная особенность технологии 3D-печати дает возможность создавать изделия с геометрически сложными внутренними полостями. Вследствие чего, и после соответствующей оптимизации, деталь становиться легче (уменьшается количество затраченного материала), а себестоимость – существенно ниже. Такого свойства нет ни у одного технологического процесса прямого литья или использования ЧПУ-станков. Опыт показывает, что после проведения тщательной оптимизации можно сократить вес (количество затраченного материала) в 2-3 и более раз.​

4. Доступность запасных частей. Очевидно, что в течение ближайшего времени будут активно совершенствоваться технологии сканирования и 3D-оцифровки деталей и узлов, что несомненно окажет большое влияние на доступность запасных частей и собственно ремонт.

Уже сейчас в истребителе F-18 используется более сотни деталей, изготовленных методом  3D-печати. Такой подход оказался наиболее экономически эффективным при поддержке самолетов в рабочем состоянии.

По концепции Пентагона, принятой в 2015 г., для некоторых мобильных средств вооружения переднего края не менее 40% деталей должны изготавливаться методами 3D-печати.

Изношенные детали все чаще будут восстанавливаться с использованием 3D-принтеров, а не изготавливаться заново.

5. Внедрение технологий 3D-печати порождает экономически целесообразную возможность создания индивидуальных (эксклюзивных) проектов или изделий, где будут использоваться 3D-печатные детали. Сегодня большинство компаний пока еще отказываются от использования 3D-принтеров в качестве средств производства, т.к. эти принтеры еще не могут производить все изделие в целом. Но, уже появилось много компаний, прежде всего в сфере обороны и авиакосмической проомышленности, которые проектируют конечное изделие с учетом нового подхода (аддитивности и оптимизации).

6. Моделирования больших сборок. Еще не так давно, на системы проектирования, используемые компаниями для моделирования больших сборок (зданий, заводов, автомобилей, самолетов и пр.), возлагались большие надежды по решению задач компоновки изделий с отслеживанием коллизий, входящих в сборку, деталей и узлов. Однако эти надежды не оправдались, т.к. человек не смог совладать со стремительно растущей мощностью компьютеров. Иначе говоря, количество деталей в виртуальной сборке и их сложность достигла такого уровня, когда один человек уже не в состоянии контролировать виртуальное изделие. И только технологии промышленной 3D-печати позволяют на сегодняшний день решать проблемы собираемости больших сборок.

7. Бурное развитие интегрированных систем проектирования (CAD/CAM/CAE/PDM) и  узкоспециализированных систем геометрического моделирования (CAD) предоставляет, как отдельно взятым гражданам, так и компаниям возможность использования технологий 3D-печати в качестве прямого производства (direct digital manufacture) при непосредственном доступе к промышленным 3D-принтерам, что стало возможным благодаря активному развитию программного обеспечения в области WEB-коммуникаций.

©  «Evolution 4»