Как снизить издержки компании и повысить производительность с помощью 3D-принтеров?

Подписаться на 3Dtoday
imprinta
Идет загрузка
Загрузка
01.08.18
2603
28
печатает на Hercules Strong 2017
Применение
14
Статья относится к принтерам:
Hercules Strong
Сегодня в рубрике "Применение", мы покажем вам кейс нашего клиента и то, как он удешевил производство благодаря 3d-печати.
-
Компания ЗАО "ЭНЕРГИЯ" занимается производством трубопроводной арматуры из металла методом литья.
Литьё из металла, очень трудоемкий процесс с большой травмоопасностью. Старые методы изготовления оснасток для литья подразумевают собой мех. обработку, что требует человеческого управления, а новые ЧПУ-фрезеровочные станки стоят дорого.
Как и на любом другом производстве, любая оптимизация себестоимости продукта положительно влияет на рыночные возможности компании. Поэтому, когда вопрос стоит о поисках новых решений, которые позволили бы удешевить производство, компания тщательно рассматривает возможности, плюсы и минусы того или иного метода производства товара так, чтобы издержки при финальном выборе были минимальны.
-
Покупка 3D-принтера была обусловлена низкой ценой и большим объёмом производства, что достаточно сбивает с толку на первый взгляд, ведь ЧПУ фрезер изготавливает оснастку быстрее, если один фрезер сравнивать с одним принтером. К примеру, за 1.200.000 рублей, можно купить один ЧПУ-фрезерный станок который делает одну оснастку за восемь часов. Чтобы сделать одну оснастку на 3d-принтере за тоже время, надо иметь три принтера (3d-модель делится на 3 части). За стоимость ЧПУ фрезера, можно купить восемь 3D-принтеров, которые будут печатать три (с половиной) оснастки, за те же восемь часов, вместо одного на ЧПУ-фрезере (рост производительности в 3.5 раза!!). Принтеры, удобны также по параметру "оставил-забыл", когда не нужен оператор, который бы следил за процессом создания модели. Вместе с низким электропотреблением, это делает производство оснасток круглосуточным. 3D-принтеры выгодны не только из-за цены и больших объёмов производства по сравнению с ЧПУ станками (критерий: цена 1к1), но и в цене материалов, энергопотреблении. Наш клиент печатает оснастки разного рода. В основном в три этапа.
261a3d151e0968122051f80b28d24318.jpg

Модель “кольца” фланеца обжимного фиксирующего (оснастка). Верх. Печать PLA, Сопло 0.8

4085cf7151b91fb81a77b8747f608fe0.jpg

Модель “кольца” фланеца обжимного фиксирующего (оснастка). Низ.

Вырисовывается радужная картина, которая может показаться уж слишком позитивной для некоторых читателей, и не спроста.
Основным нюансом является постобработка, что при правильном подходе может быть и плюсом, но даже с постобработкой, 3D-принтеры лучшее решение, чем фрезерный станок.
Естественно, если компания впервые берет к себе 3D-принтер под рабочие задачи, то логичной будет “игра” с варьированием настроек принтера. Однако, стоит лишь выбрать нужный профиль для печати, как практически все нюансы решатся. Опыт печати и работы с 3D-объектами в целом влияют на "акклиматизацию" 3D-принтеров в рабочий процесс, но не сильно, потому что с принтером идет точная и пошаговая инструкция для начала работы с нуля. Павел, сотрудник компании, который занимался поиском и решением производственной задачи по удешевлению производства, уточнил, что у него был небольшой опыт моделирования, но не было опыта в печати. Все давалось относительно легко даже без опыта, но, при работе все равно возникали мелкие недочеты.

Павел (сотрудник компании) - У нашей компании, процесс настройки принтеров занял порядка двух недель. На первой недели мы разбирались в технических аспектах. На второй, делали упор на качество печати и постобработки.

4b78ad0ae3856497abe122c3d1294dea.jpg

Средняя часть муфты (3D-модель) с постобработкой.

Вообще, к нам часто обращаются сотрудники разных компаний, с разными целями. Для мелкосерийного производства или создания иных вещей, например мастер-моделей как эта. В поисках оптимизации цен, инженеры и руководящие лица часто приходят к мнению, что 3D-печать в целом, удешевляет производство, что не раз доказано нашим опытом работы. Помимо удешевления производства, посредствам закупки принтеров, материалы для печати на 3D-принтере стоят на порядок дешевле и сопутствующие расходы практически уходят (3d печать — это практически безотходное производство и т.д.) Самое главное, что стоит не забывать, это значительное сокращение времени изготовления отдельного образца оснастки, посредствам увеличения количества принтеров на производстве.
Создавались эти модели из пластика PLA, на сопле диаметром 0.8. Печать заняла по времени около 16ти часов. (на двух принтерах)
4e1341b520167b0453e400c0d0721a85.jpg

Муфта (оснастка) в сборе.

Эта муфта нужна для жесткого соединения труб. Клиент печатает обьемную пластиковую модель для создания готовых изделий с помощью отпечатка в смеси песка с смолой.

Форма под заливку, вместе с оснасткой.

21c221c4835b3109b8d6f335e67ea196.jpg
В таком процессе литья, сначала изготавливается пластиковый прототип муфты, после помещается в формовочную смесь песка с смолой, затем формовочная смесь застывает (это очень похоже на лепку в песочнице, мокрым песком с помощью формочек). После этого пластиковая форма извлекается из застывшей формовочной смеси, заливается металлом который впоследствии затвердевает в виде формы которая была предана с помощью пластиковой модели изначально.

Вид промежуточного изделия (уже литое).

048387bf46195d00f9e1589961a377ef.jpg

Финальная, литая версия, муфты универсальной, соединительной (покрашена и в сборе).

PREVIEW
Когда компания пришла к выводу что им нужны 3d-принтеры, основным параметром выступал большой размер рабочей камеры для печати, что очень необходимо при производстве крупногабаритных оснасток. Цена также влияла на выбор, но основным параметром была производительность, которую впоследствии регулировали благодаря тестам, которые проводились на нашей старшей модели Hercules Strong (15 года), от 0.5 до 1.2 диаметра сопла. В конце концов выбрали 0.8 сопло, которое оказалось лучшим вариантом по соотношению производительности и точности.

Подведем итоги в цифрах:
3.5. Во столько раз ускорилось производство оснастки.
750.000р. Столько денег сэкономила компания при покупке трех 3D-принтеров вместо ЧПУ станка. (при условии цены в 1.200.000 за один ЧПУ станок и сохранении производительности)
8. Именно столько, 3D-Принтеров можно купить по цене одного ЧПУ-фрезеровочного станка.

Подписаться на 3Dtoday
14
Комментарии к статье

Комментарии

02.08.18 в 08:44
0
Сегодня в рубрике "Применение", мы покажем вам кейс нашего клиента
А где собственно сам чемодан вашего клиента?
02.08.18 в 09:48
3
02.08.18 в 09:54
0
И здесь тоже где-то у вас чемодан?
02.08.18 в 10:06
2
Первый раз шутка не зашла? Нужно повторить!
679d89dbd5e31274dd958dc874de5e73.JPG
02.08.18 в 08:51
2
формовочную смесь песка с смолой,
А вот тут поподробнее - что за особая такая "холодная" формовочная смесь, насколько она дороже (дешевле) традиционных формовочных смесей с термопластичными или термореактивными смолами, насколько данный "холодный" техпроцесс производительнее традиционного метода "опрокидывания горячего бункера" - насколько его можно автоматизировать, или приходится формовать вручную?
А то кейс кейсом, а что делать предприятиям с традиционными формовочными линиями типа "горячий бункер" под "горячие" песчанно-смоляные формовочные смеси? Из-за покупки принтера ломать весь техпроцесс?
так же было бы интересно увидеть оснастку для формирования стержня. Или на 3D-принтере ее невозможно сделать?
02.08.18 в 14:54
0
Вряд ли авторы статьи это знают. Тут больше рекламы чем технологии.
02.08.18 в 09:01
1
Форма под заливку, вместе с оснасткой.
???
Это не форма под заливку, а модельная оснастка в сборе под формовку. Модельная плита с моделью и опока в сборе.
Кстати, фотография формы под заливку тоже была бы не лишней.
02.08.18 в 09:06
0
Вид промежуточного изделия (уже литое).
Финальная, литая версия, муфты универсальной, соединительной (покрашена и в сборе).
от 0.5 до 1.2 диаметра сопла.
После этого пластиковая форма извлекается из застывшей формовочной смеси, заливается металлом который впоследствии затвердевает в виде формы которая была предана с помощью пластиковой модели изначально.
Да уж... отказ от общепринятой технической терминологии - это такой маркетинговый ход?
Или термины "литая заготовка", "готовое изделие" "диаметром от 0,5 до 1,3 мм" "Модельная плита" "модель" "модельная оснастка" копирайтеру просто незнакомы?
02.08.18 в 09:47
1
Здравствуйте pl32!
К сожалению, невозможно знать все аббревиатуры и технологические названия продуктов того или иного производства. Мы старались сделать понятной статью любому человеку, которому, например, просто интересно почитать о таком кейсе. К сожалению и о смеси песка с смолой тоже ничего не можем сказать, потому что это уже мало как относится непосредственно к 3D-печати. В любом случае, я как автор статьи, благодарю вас об обратной связи и постараюсь в следующий раз написать более развернуто. Насчет фотографий, я постараюсь выпрашивать больше контента у клиентов. Спасибо еще раз ( ͡° ͜ʖ ͡°)
02.08.18 в 10:02
1
К сожалению и о смеси песка с смолой тоже ничего не можем сказать
D? В данном кейсе это ключевой момент, который влияет на выбор - стоит внедрять 3D-печать для модельной оснастки или фрезеровать из алюминия...
Объясняю:
Традиционно при литье в песчано-смоляные формы ("оболочковые" формы) используют "горячие" формовочные смеси, которые представляют из себя мелкий кварцевый песок с тонкой пленкой смолы, которая при нагреве до 150-300 градусов по Цельсию становиться клейкой и с склеивает песок в форму для литься.
Соответственно модельная плита с моделью нагревается до такой температуры - поэтому и делается из алюминия.
Для этого варианта технологии пластмассовая модель не подходит.
Для пластмассовой модели нужны либо "холодные" песчано-смоляные смеси, которые дороги и низкотехнологичны, либо песчано-глинистые смеси, либо их безглинистые аналоги.
И, самое главное, для "Холодных" и "горячих" смесей надо разное оборудование для формовки.
И если раньше стояло оборудование для "горячей" формовки - то сейчас придется закупать "для холодной" - а это куда больше, чем 1 миллион рублей, либо формовать вручную....
И поскольку вы четко указали "песчанно-смоляные" смеси - то соответственно у меня, и у любого, знакомого с этой технологией - появляются вопросы насчет рентабельности такого "улучшения", автоматизации производства и т.п.
Так же вопрос о возможности изготовления на 3D_принтере оснастки для изготовления стержней - очень интересный. Никогда об этом не слышал, хотя принципиальных препятствий для этого быть не должно...
02.08.18 в 10:56
1
Я прислушаюсь к вам. Все выводы в данной статье были сделаны в процессе разговора с клиентом и прежде чем статья была размещена, клиент прочитал всю статью и одобрил ее. По тех.процессу, сложно описывать все нюансы, статья получится большой и громоздкой, но в следующий раз, постараюсь описать как можно подробнее каждый пункт. Еще раз, спасибо ( ͡ᵔ ͜ʖ ͡ᵔ )
02.08.18 в 15:12
0
В другой статье (про пчел) описан процесс печати из воска для подготовки форм. Воск как то выплавляют (выжигают) из готовой опоки.
Странно что тут про это не упомянуто.
Или это совсем другой процесс?
02.08.18 в 15:43
0
Это совсем другой процесс.
Тут форма разъемная из двух частей, а если брать конкретно муфту - то там еще в середине вкладыш - стержень.
На плоский лист - модельную плиту - закрепляют модели при помощи винтов с потайной головкой (если внимательно посмотрите - увидите отверстия для закрепления на фотографиях), а так же модель литниковой системы.
Далее на модельную плиту ставят ящик без дна - опоку. И засыпают формовочной смесью.
Пластиковые модели используют обычно с песчано-глинистыми смесями или их безглинистыми аналогами.
НО!! В статье упоминается песчано-смоляные смеси - что очень необычно, т.к. эти смеси используют для горячей формовки.
Смесь уплотняют, она застывает (либо целиком, либо, в случае со смоляными смесями -коркой), получается форма.
Для второй половинки формы - своя модельная плита с моделью.
Для стержня - своя оснастка.
Потом все собирается - одна половинка формы снизу, вторая - сверху, внутри - стержень. И заливается металлом. Потом форму разбивают и вытаскивают литую заготовку.
02.08.18 в 10:16
2
фрезеровочный станок
эта фраза особенно доставляет.
станок ФРЕЗЕРНЫЙ, а не ФРЕЗЕРОВОЧНЫЙ.
исправьте, пожалуйста.
02.08.18 в 10:58
0
Будет сделано! Прошу прощения за ошибку :)
Надеюсь статью было приятно читать, даже с этой "иголкой" (ง ͠° ͟ل͜ ͡°)ง
02.08.18 в 13:23
0
Автору статьи не мешало бы показать текст перед публикацией профессиональному корректору, "училке русского языка" или любому человеку, у которого твердая пятерка по русскому языку.

Не смог дочитать до середины. Фрезеровочные фланецы в сложносочиненных предложениях с отсутствием половины запятых как-то очень сильно мешают пониманию...
02.08.18 в 13:57
0
Не думал, что в названиях изделий нужны запятые, буду знать. :)
Надеюсь, вы хотя бы постараетесь прочитать следующую статью, что бы увидеть изменения. Надеюсь, они будут только в качественную сторону.
Будем работать. ᕦ(ò_óˇ)ᕤ
02.08.18 в 14:20
0
Принтеры, удобны также по параметру "оставил-забыл", когда не нужен оператор, который бы следил за процессом создания модели.
фрезерный ЧПУ станок нельзя "оставить и забыть" около него надо постоянно стоять, иначе он это учует и "забьёт" на работу.
Станок за 1.2 ляма рублей - это хороший б/у "оттуда", возможности которого просто несравнимы с возможностями 3D-принтера, так что сравнение некорректно в принципе. Корректнее сравнивать с чем-то вроде этого
https://www.ebay.com/itm/CNC-Frasmaschine-320x200x250-4-achsen-CNC-Milling-Machine-x-4axis/283070324366?_trkparms=aid%3D222007%26algo%3DSIM.MBE%26ao%3D2%26asc%3D53210%26meid%3Db0a9e75239b64fa69c6bd569284f8c9d%26pid%3D100005%26rk%3D6%26rkt%3D7%26sd%3D142824872991%26itm%3D283070324366&_trksid=p2047675.c100005.m1851
02.08.18 в 14:27
0
Здравствуйте!
Принтеры, удобны также по параметру "оставил-забыл", когда не нужен оператор, который бы следил за процессом создания модели
Принтеры (!) не ЧПУ станки.
Все цифры нам говорили наши клиенты. Все в точь-точь из их слов. Если не вырывать из контекста, то, при разговоре было сказано следующее: "За 600.000 вы нигде не возьмете хороший станок, который будет подходить для наших задач. Оптимальная цена станка 1.200.000 и выше" (сначала, я подумал что можно обойтись станком за 600.000 :)

Для этой серии статей мы берем до 80% информации у клиентов. Статьи редактируем с ними-же!
02.08.18 в 16:40
0
Для этой серии статей мы берем до 80% информации у клиентов. Статьи редактируем с ними-же!
судя по невменяемости 80% текста я думаю, что этот клиент госкомпания. Впрочем, частнику вроде меня стоит походу заткнуться и готовить бапки на новые налоги и сборы, которые пойдут на оплату таких решений госкомпаний. А про пенсию вообще забыть.
Принтеры (!) не ЧПУ станки.
не понял, ну да ладно
было сказано следующее: "За 600.000 вы нигде не возьмете хороший станок, который будет подходить для наших задач. Оптимальная цена станка 1.200.000 и выше"
у нормальных людей оптимальны параметры станка для решения задачи, а не его цена. Цена в ссылке + 50-60% (честная таможня + доставка) как раз +-укладывается в 600000 рублей. При таком весе и объёме трудно сэкономить на таможне + при кривой таможне не получится честно поставить на бух и налоговый учёт.
Этот станок имеет радикально лучшие возможности для производства, чем принтер.
Постобработка дешевая лишь потому, что здесь дешевая рабочая сила. И с такими техническими и организационными решениями из нищеты выбраться этой рабочей силе не судьба.
03.08.18 в 20:50
-1
Ммммм, товарищи, вы деталь то видели? Там кроме всего прочего ещё и текст выпуклый, если что. Чтобы такое фрезануть с удобством, сопоставимым с 3д принтером - нужен токарно-фрезерный станок на 5 степеней свободы и 2 патрона, из тех, что глобус за один цикл вырезают. А они стоят примерно на три нолика больше :)
04.08.18 в 08:11
0
Ммммм, товарищи, вы деталь то видели? Там кроме всего прочего ещё и текст выпуклый
а если не выпендриваться с текстом и урезать креативные хотелки на эту тему, сделав на их водопроводных приблудах просто читаемую надпись вместо вы2.71бона, то три нолика можно запросто сэкономить. Это и называется "эффективное производство". Или дорогой Йаркий креатифф, или функционал пользователю и пожрать повкуснее производителю за счёт разумно сэкономленного. По мне кажется, что второе логичнее, эти фланцы и прочая ботва не на выставку производятся.
Вот ты лично что предпочтёшь - посмотреть на красиво выпуклые буковки на корпусе или на три нолика сэкономленного пожрать повкуснее? У Вас IPhone последней модели, надеюсь?
04.08.18 в 16:51
-1
Вот ты ни фига не разбираешься в теме и упёрто продолжаешь сравнивать тёплое с мягким!Выпуклая маркировка на таких изделиях - не выпендрёж, а обязательный стандарт уже не не первую сотню лет. Никто без этого не пустит в производство деталь. А в данном случае - за счёт принтера ребята сэкономили большую кучу денег и на оборудовании, и на работе. Так что, конкретно в этом случае, фрезеровка - это огромный шаг назад во всех отношениях. Тут как раз оптимальна 3д печать с последующей доводкой внутреннего диаметра на токарнике, если надо.
06.08.18 в 08:46
0
от ты ни фига не разбираешься в теме и упёрто продолжаешь сравнивать тёплое с мягким!Выпуклая маркировка на таких изделиях - не выпендрёж, а обязательный стандарт уже не не первую сотню лет.
Обязательный стандарт предусматривает нанесение маркировки литьем, гравировкой, ударным методом, или любым другим способом, обеспечивающим сохранность маркировки в течении всего срока службы изделия. Единственный ясный и недвусмысленный запрет - маркировку запрещено наносить краской (кроме дублирующей маркировки).
То, что не одну сотню лет маркировку предпочитали выполнять литьем - дык, исключительно потому, что раньше литьем занимались высокоразвитые биологические организмы вида "гомо сапиенс", а не "эфектус менеджементус жерствус УГЭ", которым для нанесения маркировки таким способом не требовался 5-ти координатный фрезерный станок с 2-мя патронами - маркировку просто вылепливали вручную и приклеивали на модель.
Тут как раз оптимальна 3д печать с последующей доводкой внутреннего диаметра на токарнике, если надо.
Это модель для формовки. Она формирует внешний контур отливки. Поэтому внутренний диаметр доводить никуда не надо. Модель, кстати - отпечатана из трех частей, "если что". И средняя из них представляет собой ПОЛОВИНУ полого цилиндра - обрабатывать такое на токарном станке без технологической половинки - удовольствие не для слабонервных (хотя, при наличии рук из нужного места - вполне возможно).
Внутренняя полость отливки формируется за счет стержня, для которого делается своя оснастка, про которую тут ничего не сказали в статье - то ли 3D-печать непригодна для нее, то ли просто решили не писать об этом.
06.08.18 в 08:36
0
Это модель для изготовления разъемной формы.
Она не должна иметь поднутренностей или обратных наклонов - иначе ее недостать из формы (или форму не снять с модели).
Поэтому для ее изготовления нужен ТОЛЬКО трехкоординатный станок.
Там кроме всего прочего ещё и текст выпуклый, если что.
Это модель для изготовления формы "холодным" методом - без нагрева модели и модельной плиты. Текст можно выполнить любым способом и потом наклеить на модель, или вставить в пазу модели (если текст нужно менять - например, когда на тексте дата изготовления).
02.08.18 в 14:21
0
Тут спорный момент.
Поскольку 3д принтер используется для изготовление мастер модели из пластика, можно же купить фрезер по пенопласту и быстренько фрезеровать из пенопласта мастермодели.
02.08.18 в 14:31
0
Скорее всего, этот метод был дороже. Либо не подходил по ТЗ.
03.08.18 в 10:32
1
в этом плане каждый тянет одеяло на себя, как лебедь, рак и щука.
В нормальном производстве есть и принтер и чпу фрезер. И работают они в паре, но не в коем случае одно не заменяет другое. У каждного устройства свои задачи.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Autodesk Future Night – вечеринка в честь Дня инженера на Artplay

Уровень шума 3D принтера SkyOne

Rocket Lab наращивает темпы запусков ракет-носителей с 3D-печатными двигателями

iGo3D Stories. Петр Чегодаев: 3D-печать скульптур

Несколько слов об эластичности и твердости полимеров

Друзья, а как вы калибруете цветовосприятие?