Как 3D-принтеры помогают в изготовлении оснастки

Зачем использовать 3D-печать?

Традиционные способы изготовления оснастки подразумевают высокую стоимость, сроки до 2-3 недель, невозможность быстрой кастомизации и внесения изменений. Всех этих недостатков лишена 3D-печать. Ее преимущества:

• высокая скорость. С помощью 3D-принтера вы можете изготавливать оснастку у себя в офисе или мастерской всего за 1-2 дня;
• низкая себестоимость изделия — в среднем, в 8-10 раз меньше, чем у оснастки, изготовленной методом литья или формовки;
• гибкость в решении задач. 3D-принтер позволяет быстро реагировать на требования заказчика или рынка, быстро вносить изменения в производственную цепочку, а следовательно и в готовое изделие;
• полная кастомизация под ваши задачи. Благодаря 3D-печати можно получить такую геометрию изделия, какой сложно добиться традиционными методами;
• независимость. Вы получаете свободу от подрядчиков, их сроков, технических требований и цен;
• безопасность. Не поручая изготовление оснастки посторонним людям, вы избегаете утечек информации о вашем производстве.

Автомобилестроение

3D-печать используется для производства не только функциональных деталей и элементов интерьера для автомобилей, но и вспомогательных компонентов. Обычно для этой цели используются полимерные и композитные материалы, которые доступнее, проще в применении и легче, чем металл.

АвтоВАЗ, как и многие автопроизводители в мире, применяет 3D-печать для производства оснастки. С помощью моделирования методом наплавления можно создавать высокоточные детали практически любого уровня сложности.

Например, с помощью 3D-печати на заводе изготовили калибровочное приспособление для монтажа заднего фонаря в кузов Lada Largus. Создаются и другие детали, разработка которых без 3D-принтера была бы более дорогой и долгой.

В 2023 году ПАО “КАМАЗ” запустило в эксплуатацию 3D-принтер для печати литейных форм и стержней из песчаных смесей. Такие стержни нужны для производства автоматических коробок передач, которыми оснащаются автомобили поколения К5. Теперь оснастка изготавливается быстрее и с меньшим количеством брака.

Завод Nissan в Барселоне в 20 раз сократил затраты на оснастку, внедрив в производство 3D-печать. Ранее компания обращалась для изготовления оснастки к поставщикам, использующим традиционные методы производства. Завод терял время и деньги, а также столкнулся с ненадежностью подрядчиков и ограничениями из-за жесткого графика.

Железнодорожная отрасль

3D-печать позволяет создавать оснастку в соответствии с высокими стандартами безопасности железнодорожной отрасли. В результате существенно снижаются как временные, так и денежные затраты на обслуживание подвижного состава.

На Тихвинском вагоностроительном заводе с помощью 3D-принтера выпускаются элементы литейной модельной оснастки. Она нужна для получения при формовке отпечатка в песчаной огнеупорной смеси под последующую заливку металла.

Основной оператор железных дорог Германии Deutsche Bahn использует широкоформатные 3D-принтеры, чтобы упростить и ускорить печать деталей и вспомогательных инструментов для ремонта поездов.

К последним относятся, например, трафареты, с помощью которых можно наносить пиктограммы, или закрывать фары во время окраски поездов. Трафареты экономят время, устраняя необходимость индивидуальной настройки или маскировки. С помощью этих трафаретов нумерация мест занимает три минуты вместо восьми.

3D-печать позволяет инженерам иметь под рукой запасные части независимо от проблем с цепочкой поставок и нехватки сырья.

Легкая промышленность

3D-печать оснастки используется не только в тяжелой промышленности, но и в легкой — для изготовления одежды, обуви, различных аксессуаров. Это позволяет ускорять разработку и сокращать затраты на вывод новых продуктов на рынок.

Мировой лидер в производстве предметов багажа Samsonite использует 3D-печать для производственных задач уже десять лет, а в последние годы — в том числе и для изготовления оснастки.

Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической индустрии используются крупногабаритные композитные конструкции, для создания которых необходима формообразующая оснастка. Традиционные методы ее изготовления, как правильно, требуют существенных вложений денег и времени.

Решение этой проблемы нашли ученые Казанского технического университета. Они создали роботизированный комплекс 3D-печати, задача которого — превращать возобновляемые материалы в оснастку для крупногабаритных композитных конструкций. Устройство делает это в автоматизированном режиме.

3D-печать повышает точность изготовления конструкций и существенно снижает стоимость изделий.

С 2011 года компания Samsonite использовала технологию 3D-печати для облегчения операции лазерной резки в производстве. Чтобы дым, создаваемый лазером, не пачкал корпуса чемоданов, Samsonite напечатала на 3D-принтере приспособления, выполняющие роль маски.

Другие напечатанные виды оснастки включают в себя захваты для роботов и приспособления для огромного множества задач по склеиванию и резке. Детали, напечатанные на 3D-принтере, также используются в качестве инструментов контроля и калибровки.

Один из ведущих производителей брендовых сумок, одежды, аксессуаров Louis Vuitton также ощутил на себе себе преимущества 3D-технологий. Благодаря напечатанной на 3D-принтере оснастке время производства определенной продукции сократилось с 3-4 месяцев до 2-3 недель.

Материалы для 3D-печати оснастки

Разная оснастка нуждается в материалах, обладающих разными свойствами: термо- или химстойкостью, повышенной прочностью и т.д. Под каждую задачу есть свои, наиболее подходящие материалы. Коротко — о наиболее популярных.

PETG

Исключительно крепкий материал, практически без запаха. Обладает высокой температурой плавления, стойкостью к большинству химических реагентов и ультрафиолету. Подвергается переработке.

Подробнее о PETG >>

PLA

Один из самых популярных материалов в сфере 3D-печати по технологии FDM. Обладает хорошими физико-химическими свойствами и широкой цветовой палитрой. Обеспечивает геометрическую точность и высокую детализацию объекта.

Подробнее о PLA >>

ULTEM

Благодаря своим отличным механическим качествам этот термопластик идеально подходит для аэрокосмический, автомобильной и оборонной отраслей. Обладает высокой термостойкостью, поэтому применяются для печати оснастки, работающей под нагревом.

Подробнее об ULTEM >>

ABS-CF10

Материал представляет собой углеродное волокно для 3D-печати. Обладает высокой прочностью и при этом легкостью. Основные сферы применения — аэрокосмическая промышленность, машино- и роботостроение.

Подробнее об ABS-CF10 >>

Выводы: как используются 3D-принтеры в производстве оснастки

Печатную оснастку в производственном цикле используют многие компании — от лидеров индустрий до небольших производств. Основные преимущества 3D-печати:

• высокая скорость;
• низкая себестоимость изделий;
• гибкость в решении задач;
• неограниченные возможности кастомизации.

Благодаря 3D-печати можно быстро создавать высокоточные компоненты оснастки различных форм. Кроме того, 3D-принтеры с большими камерами построения позволяют с минимальными усилиями печатать крупногабаритные объекты.