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采用增材制造技术进行工装制造的商业考量

2018-10-18 11:17
3D之窗
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随着增材制造(AM)技术的不断成熟以及人们对于AM优势的不断了解,其在工装制造中的应用不断增多,尤其是那些生产规模较小且外形复杂的工装应用。

如今,AM工装更是覆盖了从制造车间的装配导轨到测量装置上的测试与检查夹具等一系列工具应用。

尽管各种不同的工装用例每年都在持续增长,但很明显,驱动企业采用AM技术进行工装制造有着“相似”的商业因素考量。总体而言,采用AM技术进行工装制造的商业驱动因素主要分为以下四种:

小批量定制化生产极具经济效益;

获得供应链重组优势;

增强零件功能性与几何复杂度;

提高效率。

1、小批量定制化生产极具经济效益

传统制造模式中的“批量-成本”关系在AM制造模式中并不成立。

借助AM技术,工具的小批量定制化生产不仅可行,而且极具成本效益。

设计师可以根据操作人员的需求来设计工具,而无须为单个高度定制化工装支付溢价。

由于工装通常生产规模较小且外形复杂,所以AM是一种很好的制造方法。

2、供应链重组优势

借助AM技术,工装供应链可以变得更加高效。

传统的工具制造路径,涵盖采购、制造、涂层及组装等诸多劳动密集型环节。

而在AM制造模式下,从CAD模型到处理软件,再到3D打印机制造,工具制造路径大幅精简。

交付时间由过去的数周压缩至现在的几天或几小时以内。

此外,AM还能使工厂的“工装足迹”(Tooling Footprint)得以减少。数字化库存可以存储在服务器上,并按需分发到工厂进行打印。

因此,这种制造模式可大幅减少工装制造的交付时间及运输成本。

3、增强零件功能性与几何复杂度

设计自由:AM的最大优点之一,就是工装设计者可以充分发挥设计自由。借助计算机辅助工程(CAE)软件,设计者可以对工具进行有限元分析(FEA)与拓扑优化(Topology Optimization),从而设计出性能及功能性最优的工具。而且,在AM中增加工具的几何复杂性并不会造成成本增加。

零件整合:某些零部件很多时候难以采购,而AM提供的这种设计自由,还允许设计者通过零件整合将“多零件”部件变成“少零件”部件甚至是“单零件”部件。

内部结构控制:CAE软件的使用允许设计者进行设计优化,工具的内部结构可以用不同的填充模式予以修正,以满足一定的刚度、强度或重量需求,同时使用尽可能少的材料,实现轻量化,以降低操作人员的疲劳程度。

4、提升效率

借助AM技术来生产工装,“无灯制造”(Lights out Manufacturing)将不再是梦。

AM系统的不间断运行无需大量人力支持。多数情况下,车间人员可以操作其他设备的同时,还能保持AM系统正常运作。

尽管并非所有的工装应用都应采用AM技术,但将AM应用于适合该技术的工装应用,可以节省诸如制造金属工装所需的铣床和车床等其他机械装置的时间。

另外,在新产品的传统开发过程中,工装设计通常要等到产品设计接近尾声才能开始。

这往往会为工装的设计与制造工作造成紧张的时间压力,从而无法进行多次设计迭代与测试。

而如前所述,AM使得工装供应链的多个环节得以精简,从而大大缩短交付时间,并允许工装设计者尝试多种不同的概念与多次设计迭代。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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