不断变化的舞台,一文看懂3D打印改变供应链的新情况

无论技术如何变化,或者新的创新如何让人感到眼花缭乱,制造业的基本目标都保持不变:减少意外停机时间,降低成本,消除不必要的浪费等等。

幸运的是3D打印(增材制造)正是这种创新技术之一,在实现复杂的功能产品设计和时间节省方面,3D打印有着无与伦比的优势。

Part_Moog穆格3D打印的控制器零件.来源:Moog

block 变化的舞台,不变的工业需求

随着3D打印技术和材料的进步,可以使用的材料以及端到端的工作流程软件控制从根本上改变了采用增材制造的方式,一些现有供应商正在创造增材制造领域的专业知识,以便控制自己的供应链,改变他们向客户交付产品的方式。本期,3D科学谷与谷友一同来领略3D打印在应用领域的最新进展。

关于3D打印零部件对供应链的意义,我们可以通过一个直观的例子感受一二。拿穆格与微软, ST工程和新西兰航空公司的一个模拟合作举例。新西兰航空公司从新西兰奥克兰驾驶波音777飞往洛杉矶,机舱部件发现受到损坏,这时候空中机组人员通知奥克兰的维修部门。

新西兰航空公司的维修部门检查了其零件库存,发现洛杉矶站没有更换零件。这时候新西兰航空公司可以采购这个受损零部件原来的数字模型,由洛杉矶的3D打印机打印出来,然后直接送到机场,飞机降落后,维修团队可以进行维修而不会损失任何正常运行时间或收入。

这样的场景 – 与工厂车间内的机器零件的维修替换是一样的逻辑 – 不仅大大减少了获得新零件所需的时间,而且几乎消除了与供应链相关的非价值创造成本,例如包装、运输、仓储、库存管理和海关

节约库存和仓储成本是追求零部件通过增材制造来实现的重要推动力,大约25%的零件成本在仓储环节中。

此外,根据3D科学谷的市场观察,拿航空航天行业来说,一架飞机的服役时间长达数十年,在这种情况下,备品备件的保有是耗资巨大的负担,尤其是对于有些已经不在生产的飞机机型来说,由于飞机还在服役,仍然要制造和维持数目庞大的备品备件是一件严重浪费资源的事情。

减少材料浪费,减少废旧零件,降低物流带来的碳足迹,3D打印为人类与地球的可持续发展带来了新的空间

另外一个典型的案例,惠普与路虎和维斯塔斯(风力涡轮机制造商)等工业客户合作,探讨如何通过惠普的3D打印技术来推进这些工业用户售后市场的能力。

作为试点计划的一部分,惠普通过3D打印技术为其传统打印机的用户打印备件。在一个案例中,惠普用户的办公室打印机HP DesignJet 510打印机即将停产。为了确保打印机的使用寿命更长,惠普正在使用惠普的3D打印来为用户提供零部件。

Part_HP惠普3D打印的打印机零件.来源:惠普

随着试点计划的成功,惠普正在通过其3D打印技术对更多备件进行制造工作。从而以更可持续的方式提供备件,使其更具成本效益,同时最大限度地减少仓储和运输,并提高客户满意度。

此外,3D打印所生产的零部件在设计方面还可以获得改进,例如惠普打印机的零部件经过重新设计,可将30个零件的装配减少到仅6个零件。

不仅仅是塑料零件,金属零件的备品备件打印也呈上升趋势。

但在某些情况下,公司可能希望通过逆向工程来制造不再可用的零件。在这方面苏尔寿做出了表率,苏尔寿是全球领先的泵生产商之一,专为工程、配置和标准泵送解决方案提供各种产品,以及必要的辅助设备。作为泵送解决方案业务的一部分,苏尔寿不仅尝试通过3D打印为旋转设备制造备件。还通过逆向工程使维修商能够根据原始组件制造新零件。

Mould Part_Suershou苏尔寿3D打印的砂型模具.来源:苏尔寿

苏尔寿通过激光扫描仪和坐标测量机(CMM)来创建精确的三维模型。他们拥有一系列增材制造设备,包括砂型3D打印机。通过砂型3D打印机创建出铸造用模具,再结合铸造与CNC机加工将零部件制造出来。

这样的过程通常需要24-48小时,并且可以同时3D打印多个模具。这个过程比使用传统的模具制造技术要快得多。

在3D打印砂型领域,自动化供应商艾默生(Emerson)大约五年前推出了一项增材制造计划,也对3D打印砂型的应用有很大帮助。使用3D打印砂型模具,新产品可以更快地推向市场,此外,艾默生还可以更灵活地向当地铸造厂提供砂型模具,让生产变得更加离散化。(延伸阅读:3D科学谷《3D打印在铸造领域的价值与应用趋势》白皮书

艾默生在爱荷华州设有增材制造研发中心,最近还在新加坡的开设了试生产设施。根据3D科学谷的市场观察,艾默生的增材制造研发中心为整个公司的产品部门提供服务,而艾默生阀门部门在应用3D打印技术方面走在了前面。

根据3D科学谷的市场观察,艾默生有一个十多年前的设计,获得了专利,但艾默生几乎无法制造这个设计,因为错综复杂的内部通道,这个设计不能用现有的加工技术制造。通过3D打印,艾默生可以将这个产品制造出来。

Cavitrol Hex艾默生的Cavitrol Hex阀内件用于增材制造来实现.来源:艾默生

根据3D科学谷的市场观察,金属3D打印在如何实现更一致的质量方面已经走过了漫长的道路。可重复性仍然是制约金属3D打印发展的一大瓶颈,但下一代设备正在显示出量变到质变的改进。

Video视频:带轻量化点阵结构的活塞.来源:Addup

3D打印正在深度影响供应链与商业模式,并将创造出指数级增长的商业机会。与之对应,制造业生态系统正在迅速变化,原因在于3D打印技术不断增长的能力。为了在这个生态系统中茁壮成长并获得制造业附加值创造能力,企业可以考虑从通过3D打印进行原型设计和备品备件制造起步,并尝试扩展到生产的可行性,逐渐制定出可以实现的战略计划。

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