Cách in 3D đang thay đổi Thiết kế và sản xuất sản phẩm

In 3D, hay sản xuất bù đắp, đang có một tác động mang tính cách mạng đối với thiết kế và sản xuất sản phẩm. Công nghệ không chỉ biến đổi cách thức mọi thứ được tạo ra, mà còn là cách mọi thứ được thiết kế và cách thức kinh doanh. Khi công nghệ tiếp tục được cải thiện, sự sẵn có của các vật liệu ngày càng tăng và chi phí cho việc sử dụng công nghệ sẽ giảm xuống.

In 3D đang bắt đầu chạm đến các khía cạnh trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, đôi khi theo cách mà hầu hết chúng ta thậm chí không nhận thấy. Những người coi sản xuất bù đắp là một loại công nghệ bên lề hoặc công nghệ thích hợp có thể ngạc nhiên khi biết về phạm vi của các ngành công nghiệp hiện nay thường xuyên sử dụng nó. Trong thập kỷ tới, mọi máy bay thương mại có khả năng sẽ sử dụng các bộ phận được in 3D. Nó đang được sử dụng trong ngành y tế, trong ô tô, sản xuất công nghiệp, để tạo mẫu và cho các bộ phận sử dụng cuối trong tất cả các ngành công nghiệp.

Hiệu quả tăng của các kỹ thuật bù đắp đang có tác động biến đổi trong quy trình thiết kế sản phẩm. Sản xuất bù đắp đang thay đổi cách sản phẩm được sản xuất. Nó cũng đang thay đổi ở đâu . In 3D đang góp phần vào sự thay đổi kinh tế toàn cầu, điều này đang chứng kiến ​​sự quay trở lại của ngành sản xuất tại Hoa Kỳ.

Sản xuất gia công
Không có gì bí mật rằng trong vài thập kỷ qua, ngành sản xuất của Mỹ đã trải qua một sự suy giảm đáng kể khi các công ty chuyển ra nước ngoài để tận dụng chi phí lao động thấp hơn. Một công cụ sản xuất tại Trung Quốc hoặc Việt Nam có thể có giá thấp hơn từ 10.000 đô la đến 50.000 đô la so với công cụ sản xuất tại Mỹ hoặc ở các quốc gia giàu có khác, phần lớn là do công nhân được trả lương ít hơn nhiều.

Tuy nhiên, điều này đã dẫn đến một số thách thức khi khoảng cách gia tăng liên quan đến phát triển sản phẩm đã dẫn đến những biến chứng nhất định. Thời gian dài, chi phí xuất nhập khẩu cao, chi phí vận chuyển và chi phí tồn kho kết hợp với các nhà cung cấp có nguồn gốc duy nhất và vấn đề làm việc với các nhà sản xuất ở xa và thường không bao giờ thấy trong bối cảnh tối ưu cho thiết kế sản phẩm mới. Trên hết, ý thức của người tiêu dùng về các vấn đề như biến đổi khí hậu và mong muốn hỗ trợ các nền kinh tế địa phương đã bổ sung một loại động lực đạo đức cho các công ty có thể sản xuất trong nước.

Sản xuất bù đắp đang nổi lên như một giải pháp cho nhiều thách thức đã xuất hiện trong sản xuất ngoài nước. Bối cảnh sản xuất đang thay đổi, và ngành công nghiệp đang quay trở lại nước Mỹ. In 3D không phải là động lực duy nhất của xu hướng này, nhưng khả năng tạo ra các thiết kế phức tạp hơn, thời gian sản xuất được cải thiện đáng kể và hiệu quả của công nghệ ngày càng tăng đang góp phần mang lại sự sản xuất cho Mỹ

Thị trường lao động bây giờ khác với thời kỳ sản xuất. Các nhà máy hiện nay được thúc đẩy nhiều hơn bởi sự đổi mới công nghệ và chuyên môn kỹ thuật hơn là lao động của con người. Các nhà lãnh đạo ngành đang ngày càng áp dụng các công nghệ in 3D. Theo Báo cáo Wohlers 2015 (báo cáo thường niên nổi bật về tình trạng in 3D), việc sử dụng các dịch vụ sản xuất phụ gia đã tăng gần 40% từ năm 2013 đến 2014.

Lợi thế của sản xuất bù đắp

Điều này phản ánh thực tế rằng các ngành công nghiệp đang nhận ra tiềm năng sinh lợi của in 3D.

Một trong những tác động quan trọng nhất trong sản xuất bù đắp là tạo ra sự phát triển sản phẩm là trong giai đoạn tạo mẫu. Với sản xuất thông thường, một nguyên mẫu chức năng xấp xỉ hiệu suất của sản phẩm sử dụng cuối sẽ phải được chế tạo. Trong trường hợp các nhà sản xuất bên ngoài , các nguyên mẫu sau đó sẽ phải được chuyển lại cho các nhà thiết kế. Bất kỳ thay đổi nào đối với thiết kế sẽ yêu cầu trang bị lại và chạy sản xuất mới.

In 3D thay đổi tất cả. Các nhà thiết kế hiện có thể có các nguyên mẫu được sản xuất tại địa phương và ngay lập tức mà không cần bất kỳ dụng cụ nào. Nguyên mẫu có thể dễ dàng lặp đi lặp lại, cho phép các nhà thiết kế chấp nhận rủi ro và mắc lỗi sớm trong quá trình thiết kế mà không phải chịu chi phí lớn hoặc chậm trễ trong sản xuất. Mô hình mới này cũng cho phép các nhà thiết kế sớm nhận được phản hồi từ khách hàng. Vào thời điểm sản phẩm đã sẵn sàng để sản xuất đầy đủ, tất cả các loại đã được xử lý và kiểm tra đầy đủ.

Việc áp dụng sản xuất bù đắp cũng thể hiện sự chuyển đổi khỏi hàng tồn kho sản phẩm vật lý truyền thống sang hàng tồn kho ảo. Các tệp kỹ thuật số được sử dụng để tạo các đối tượng in 3D dễ dàng hơn và rẻ hơn để lưu trữ so với các đối tượng vật lý. Điều này cho phép các công ty hoặc nhà thiết kế dễ dàng xem lại các sản phẩm trước đó và sửa đổi chúng. Không còn cần thiết phải giữ các công cụ hoặc công cụ hỗ trợ, giải phóng không gian tồn kho và làm cho việc quản lý dễ dàng hơn nhiều.

Mặc dù chi phí để in 3D đã giảm đáng kể, chi phí ban đầu để có được các thiết bị cần thiết vẫn là rào cản lớn nhất đối với việc áp dụng. Gia công phần mềm cung cấp một giải pháp tao nhã cho vấn đề đó.

Gia công in 3d bên ngoài
Tính khả dụng và khả năng của công nghệ sản xuất bù đắp trong nhà tiếp tục mở rộng. Máy in 3D có khả năng sản xuất các nguyên mẫu chức năng và các bộ phận sử dụng cuối đang ngày càng được các công ty trong tất cả các ngành công nghiệp, và các cá nhân và nhà thiết kế độc lập sử dụng trong nhà riêng hoặc các doanh nghiệp nhỏ của họ. Xu hướng này chắc chắn sẽ tiếp tục, vì chi phí của công nghệ tiếp tục giảm xuống.

Điều đó nói rằng, các nhà cung cấp thuê ngoài vẫn đang cung cấp một dịch vụ có giá trị. Ưu điểm rõ ràng nhất được cung cấp bởi in 3D thuê ngoài là nó cho phép các cá nhân hoặc công ty tiếp cận vào công nghệ tiên tiến có thể không phải là giá cả phải chăng. Điều này đặc biệt có giá trị với tốc độ cải thiện công nghệ. Ai đó có thể đầu tư rất nhiều tiền vào một hệ thống hàng đầu hiện nay, chỉ để thấy nó vượt qua trong một vài năm bởi một thứ thậm chí còn mạnh mẽ hơn. Trong khi đó, hệ thống mà họ đầu tư rất nhiều vào có khả năng sẽ rẻ hơn đáng kể trong vài năm kể từ bây giờ.

Đối với các công ty chuyên cung cấp dịch vụ in 3D , các phương pháp là khác nhau. Giúp kích thích đầu tư vào các công nghệ mới nhất và lớn nhất khi đó là hiệu trưởng điều hành của doanh nghiệp. Nói cách khác, gia công phần mềm cung cấp một mô hình trong đó bao gồm rủi ro đầu tư ít hơn cho tất cả các bên.

Một lợi ích không kém giá trị của việc thuê ngoài có lẽ ít rõ ràng hơn là quyền truy cập mà nó cung cấp cho nhân viên chuyên gia có kiến ​​thức sâu về sản xuất phụ gia. Gia công phần mềm không chỉ hữu ích như một chiến lược để truy cập công nghệ, nhưng để truy cập vào chuyên môn. Ngay cả các công ty có nguồn tài chính để mua các hệ thống phụ gia tiên tiến của riêng họ thường thích thuê ngoài một số nhiệm vụ nhất định. Điều này đặc biệt đúng đối với các công nghệ liên quan đến xử lý hậu kỳ nhiều hơn, như Laser thiêu kết và Direct Metal Laser thiêu kết . Kim loại in ấn 3D đòi hỏi một đội ngũ lành nghề và thiết bị đôi khi bổ sung cho chế biến mà làm cho nó khó khăn để thực hiện trong nhà.

Đôi khi gia công phần mềm vẫn có ý nghĩa ngay cả đối với các công ty đã đầu tư vào công nghệ in 3D tại văn phòng.

Đôi khi gia công phần mềm vẫn có ý nghĩa ngay cả đối với các công ty đã đầu tư vào công nghệ in 3D tại văn phòng. Gia công phần mềm cũng sẽ liên quan đến tương lai, vì sản xuất bù đắp ngày càng được sử dụng cho các sản phẩm cuối cùng. Các nhà cung cấp gia công có chuyên môn và công nghệ để sản xuất mức độ cao về chất lượng cần thiết cho các bộ phận sản xuất cuối cùng.

Mở rộng sản xuất bù đắp cho các bộ phận sử dụng cuối
Dần dần nhưng chắc chắn, in 3D đã được chuyển từ một phương pháp sản xuất các phương tiện và nguyên mẫu trực quan sang một công nghệ có khả năng sản xuất các bộ phận sử dụng cuối. Mặc dù in 3D vẫn được một số người xem là được sử dụng chủ yếu để sản xuất mô hình và đồ trang sức, nhưng thực tế là sản xuất phụ gia hiện đang được sử dụng cho các bộ phận chức năng trong nhiều ngành công nghiệp.

Việc áp dụng rộng rãi in 3D có thể thấy rõ nhất trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô. Đây là một số ngành công nghiệp đầu tiên áp dụng in 3D cho các bộ phận sử dụng cuối cùng, và vì vậy họ có nhiều kinh nghiệm tích lũy nhất. Khả năng cho các công nghệ phụ gia tạo ra các mảnh đơn, nhẹ với hình học bên trong phức tạp đặc biệt có giá trị đối với các ngành công nghiệp này.

sử dụng in 3d

Các công nghệ như Laser thiêu kết và mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM) cho phép các bộ phận được in bằng các vật liệu gần giống hoặc hoàn toàn với vật liệu cấp sản xuất được sử dụng trong sản xuất thông thường. In kim loại là một trong những công nghệ thú vị và được đánh giá cao nhất, và việc sử dụng nó đang được mở rộng mạnh mẽ với rất nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp. Nhựa nhiệt độ cao và vật liệu giống như cao su cũng có nhu cầu cao cho các bộ phận sản xuất cuối cùng.

In 3D bằng sợi carbon đang mở rộng tầm nhìn cho ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Một trong những phát triển hấp dẫn nhất trong in 3D là phát triển các vật liệu dựa trên sinh học để sử dụng trong ngành y tế. In 3D không chỉ có thể sản xuất các vật liệu được FDA chấp thuận cho các ứng dụng y tế, mà các kỹ sư còn có thể in 3D tế bào gốc , mạch máu nhân tạo và thậm chí các cơ quan thu nhỏ để thử nghiệm vắc-xin. In 4D cũng đang đẩy các biên giới của công nghệ bù đắp.