製造業採用3D列印的5步驟

2022-07-13

想在你的企業中導入3D列印,但不知道從哪裡開始?

請聽聽行業領袖的建議,瞭解進入3D列印(增材製造)的正確途徑。

如果你是一個生產各式各樣產品的中小型製造商,你一定聽說過3D列印,也叫增材製造(AM)。被譽為製造業的最新技術革命,3D列印能夠製造從自行車座椅到火箭推進器的所有東西,並有望更快、更便宜、更輕、還可持續地製造所有類型的零件和產品。

3D列印能夠實現任何其他技術都無法實現的零件形狀和設計,使用的材料從日常的金屬和塑膠到獨特的聚合物複合材料,甚至是人體組織。而現在,美國政府正在鼓勵所有中小型製造商加入3D列印的行列。最近甚至推出了專屬的AM Forward計畫。

也許你已經聽說了這些,現在你的問題是:我怎樣才能開始?

在這裡,一些行業的頂級思想領袖和3D印表機製造商分享了他們多年來一直向客戶提供的建議,即如何將3D列印納導入現有的製造業務,以發展業務。

 

第1步:尋找並培育一個3D列印種子

 

你的公司採用3D列印的道路從一個人開始,這個人有勇氣走出公司的舒適區,調查一直以來做事方式的替代方法。

你需要一個指路人,作為3D列印的開頭專家,你需要有一個種子來負責,這個人是不是工程師其實並不重要,甚至可以是實習生或為這個領域帶來新思維的年輕工程師。

3D列印種子,必須克服的一個大障礙是說服管理層用新的東西,來打亂公司的日常業務流程,這些流程可能已經實施了幾十年了。做到這一點的最好方法是新的、年輕的工程師或技術人員,他們還沒有完全融入公司的日常業務程式,對新的解決方案更加開放。

對於一個還沒有對3D列印感興趣的人,不願意帶頭開發3D列印專案的公司來說,你可能需要雇用一個有3D列印經驗的工程師。業內專家一致認為,但目標不該是讓一個經理負責3D列印,而是讓一個人對3D列印感到興奮和投入。

然後,塑造一個優秀的3D列印種子最好方法是培訓和教育。對3D列印的知識多寡確實是一個關鍵的推動因素,也是目前採用3D列印的一個障礙。幸運的是,學習3D列印的機會越來越多,但這也意味著,管理層必須給工程師提供時間和預算來進行培訓。

閱讀、參加3D列印活動,與在3D列印方面進行研究的大學交流,並接觸3D印表機的實際運作,然後上網蒐集資料,因為這個行業的人實際上非常願意分享。這些都是開始接觸3D列印知識的很棒方式。

你自己的3D列印種子將是一個知識淵博的人,把他們所學到的東西帶到公司內的其他地方,以激勵從機械師到高層管理人員的每個人。他將可以消除關於3D列印的常見誤傳謠言,並說明3D列印如何適用於你的公司和所生產的零件。

"3D列印機製造商Markforged的戰略應用工程師Peter Schulte說:"當一個公司或個人掌握了3D列印技術的全部潛力並意識到它能解決的全部問題時,才是採用3D列印的最快和最具影響力的方式。

 

第2步:使3D列印與公司的目標一致

 

一旦在你的組織內有一個3D列印的種子,那麼你就可以開始探索你的3D列印選項,並制定戰略,如何將其應用於你公司的目標。

這是一個關鍵的步驟,提倡者或領導者必須以某種方式將3D列印與公司的最高目標相結合。當3D列印變成只是一個特殊的輔助專案或與公司整體戰略脫節時,或領導者不能在背後支持它時,3D列印就不會有任何進展。"

3D列印是公司目標的一個關鍵促成因素,特別是在中小型製造商中。

3D列印的機會可以採取以下形式:客製化製造、備品的小批量生產、不想在模具或大批量方面投資的新產品創新、需要新技術耐用性、具有複雜幾何形狀或需要特定時尚審美的產品或零件。

可以使用3D列印實現的公司目標包括:

  • 透過快速的原型設計將新產品更快地推向市場
  • 透過在當地生產零件來疏通供應鏈
  • 優化委託製造流程。
  • 比委外更快、更便宜地生產零件
  • 利用3D列印進行按需列印,消除零件庫存
  • 透過3D列印無法實現的設計,創造出功能更好的零件
  • 透過將大型元件整合成更少的零件來優化產品性能

這並不是說3D列印技術的目的是在取代傳統製造技術,大多數製造商同時使用3D列印和傳統製造。事實上,如果實施得當,3D列印具有積極的變革性。

 

第3步:弄清楚你想要用3D列印製造什麼?

 

業內專家認為,製造商在採用3D列印時可能犯的最糟糕的錯誤,是用3D列印來製造他們目前正在製造的完全相同產品。不要只看你現在在機械產線或鑄造產線製造的零件,然後問;我能列印它們嗎?你應該看看這個零件的應用,然後問:我應該3D列印這個零件,還是應該改進這個零件?"

3D列印使製造商能夠重新設計出更輕、更強、更好的零件和產品。多個零件可以合併成一個3D列印的零件,消除組裝步驟,提高了效率。

就其核心而言,3D列印是一個數位過程,從零件的數位設計開始。工程師們知道,在開始設計之前,他們必須弄清楚如何製造這個零件。儘管3D列印是一種新的製造工藝,而且不是在學校裡都學過的,但學習3D列印與學習任何其他製造工藝沒有什麼不同。

一旦公司瞭解了3D列印的應用,如果3D列印有意義,他們就可以引導設計轉向3D列印,如果傳統的製造方法更適合,則可以不採用3D列印。

看看你的公司現在生產什麼,並分辨出哪些東西可以重新設計並更好地進行3D列印,這不是一件容易的事。這一步的採用可能需要比你的3D列印種子人員擁有更多的技術專長。這就是為什麼行業顧問、應用工程師和3D列印服務提供者隨時準備提供幫助。

製造商應該調查,3D列印在哪裡可以用最低的進入門檻並增加最高的價值。在許多情況下,對於小型製造商來說,與一開始使用3D列印製作終端產品相比,夾具、工具和固定裝置領域可能是更好的選擇。

大多數情況下,尋求外部專家會帶領你深入研究你所製造的零件或產品--無論是你所銷售的終端產品、你所使用的工具或模具,還是備用零件,都可以了解如何透過3D列印來優化。

適合3D列印的產品包括:

  • 獨一無二的零件、工具和產品
  • 需要特殊客製以滿足每個客戶要求的零件
  • 單一或小批量的備品零件
  • 用於測試的零件或產品原型和功能原型

無論你的公司將開始利用3D列印哪些零件,幾乎所有我們採訪過的人都說,在購買你自己的3D列印機之前,要把最初的3D列印,嘗試外包給一個3D列印專業顧問團隊。

 

第4步。考慮嘗試使用3D列印機去接案吧

 

小型製造商在投資3D列印機之前,應該嘗試與3D列印外包服務合作。這樣可以有機會嘗試不同的技術和材料。找一個3D列印方面有深厚經驗以及在為這些工藝設計方面有高水準技能的

D列印設備商或顧問服務。可能縮短最終產品的整體上市時間。這種方法可以加速從傳統製造到3D列印的過渡。

如果你在內部已經擁有工程方面的專業知識,顧問制3D列印可以幫助指導你尋找最終可能選擇購買的3D列印設備和系統,以及哪些材料可以提供你所需要的品質和性能。在實際使用3D列印零件之前,建立一個示範案例,有助於為管理層提供信心,對3D列印解決方案進行投資。

即使在你採用3D列印作為內部解決方案之後,當需求激增或人員擴展之前,你仍然可考慮轉向提供3D列印服務,承接3D列印的外包委託任務。

在美國和歐洲,合約外包的3D列印服務是一個蓬勃發展的市場,每年都有幾十家新公司進入這個市場。一些公司根據材料或技術進行專業化生產,而其他公司則專注於特定行業,如航空航太或醫療保健,但大多數公司正在成為3D列印通才,提供廣泛的技術、材料和設計服務。

3D列印服務在推動3D列印的採用方面極其重要。你是3D列印服務提供者還是將3D列印直接引入內部,與你設定的最終目標有關:你是想使用3D列印服務並產生獲利,還是想真正擁抱它並推動3D列印成為你業務的一部分。"

如果你的公司的核心業務與生產零件或產品無關,那麼提供外包的3D列印服務可能是最好的商業意義。舉例來說,很多大型汽車公司都在購買3D印表機,並學習如何為它們設計和優化,但從長遠來看,福特公司是否會自己列印他們的零件?比較可能的是,他們會把3D列印的工作推給他們的一線、二線或三線製造商。

另一方面,大多數人將不需要擁有和操作自己的3D印表機。會有這樣一個過渡階段,製造商不需要有工程師,也不需要打開CAD檔,也不需要知道他們需要哪種3D列印技術,因為3D列印服務商會管理這一切。

因此試著思考這個問題,你要成為3D列印服務商? 或是導入3D列印讓企業的目標變得更好?

 

第5步。培養你的3D列印工作團隊

 

即使有你的3D列印種子、顧問和印表機製造商的指導,轉向(或增加)一種新的製造技術到你的企業,最終需要設計、工程和生產方面的內部專業知識。你的員工將需要操作3D列印機和後處理及品質確認設備。他們將需要瞭解3D列印特定的材料,並保持對市場上快速發展的技術和新3D列印機的關注。

3D列印機製造商提供一系列針對公司的和一般的培訓,並有為個別3D列印機引入認證項目的趨勢。設備經銷商提供培訓,更多的大學提供3D列印方面的碩士學位課程和認證。

事實上,專家們都同意,採用3D列印與採用任何其他新方法沒有區別。這如同50或60年前的金屬注射成型,粉末金屬技術剛出現時一樣,只要有新的製造工藝方式出現,工程師們不得不學習新的技術和新的設計規則。我們現在正處於3D列印的這一階段。

透過不斷的學習,培育屬於您企業內自計的3D列印工作團隊,包括設計、製造、和服務,以及業務銷售,讓3D列印真正成為您內部的全新助力。