Презентация Евгения Кожуховского, представляемая на 3D Print Conference Kiev

1. НЕУДЕРЖИМАЯ
3D ПЕЧАТЬ 4 СФЕРЫ ГДЕ 3D
ПЕЧАТЬ НЕУДЕРЖИМА

2. Никакая армия не сравнится с силой
идеи, время которой пришло.
Виктор Гюго

3. ВВЕДЕНИЕ
Вызов для многих разработчиков продукции, инженеров, менеджеров R & D и руководителей – это знание,
какие методы производства они собираются применять при разработке продукта. Если аддитивное
производство, также известное как 3D-печать, является очевидным выбором на первых этапах разработки
продукта (доказательство концепции и прототипирование), то не достаточно ясно, когда оно должно быть
использовано для производства.
Вот почему есть хороший шанс, для тех из вас, кто рассматривал возможность использования аддитивного
производства получить дополнительную информацию, прежде чем решить, что это правильно для вашего
проекта.
Целью этой презентации является выйти за пределы очевидной пригодности 3D-печати, когда идет речь о
прототипировании и предложить обзор четырех областей, где 3D-печать является «неудержимой».
Посредством 18 различных примеров взятых из всей 3D печатной индустрии, вы встретите компании, которые
намеренно выбрали 3D печать для изготовления своих деталей или продуктов, потому что это был самый
эффективный способ соответствовать более высоким стандартам. Часто трудно определить, что на самом
деле должно быть изготовлено с использованием этой технологии и то, что может быть изготовлены с
помощью других средств.
Эти примеры были организованы в четыре категории:
- Сложная геометрия
- Интеграция сборки
- Массовая персонализация
- Инжиринговый редизайн
К концу этой презентации вы поймете больше об уникальных преимуществах 3D печати по сравнению с
традиционным производством, и вы будете знать, когда продукт является правильным для аддитивного
производства по сравнению с традиционными методами производства.

4. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
- Сложная геометрия
- Интеграция сборки
- Массовая персонализация
- Инжиринговый редизайн

5. СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
Первая область 3D-печати, которую мы собираемся исследовать – это
сложная геометрия. Что это такое? Мы используем термин сложные
геометрические формы для определения форм, которые являются очень
сложными, с замысловатым дизайном и наверняка вызывающих проблемы
при их производстве.
Сложные формы часто используются в качестве примера, чтобы объяснить,
почему 3D печать является хорошим решением для производства. Причина
заключается в том, что сложность не обязательно означает больше
трудностей для фактического процесса 3D-печати в машине. Аддитивное
производство является надежным решением для конструкций, имеющих
детализированные сложные углы, которые требуют точного измерения и
исполнения. 3D печать завершает задачу за более низкую стоимость, чем
традиционные производства, а в некоторых случаях может быть
единственным способом, чтобы создать нужный объект. Быть в состоянии
точно создать цифровую модель для 3D-печати в соответствии с вашими
потребностями, вероятно, будет самым время-потребляемым фактором в
вашем проекте.

6. СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СТРУКТУР ВДОХНОВЛЕННЫХ ПРИРОДОЙ
Природа всегда была источником вдохновения для многих инженеров. 3D-печать
позволяет им легко создавать формы, которые имитируют некоторые из самых
невероятных поведений органических материалов.
Чтобы проиллюстрировать это, Биометрическая
решетка, разработанная Audioquest для их Nighthawk
наушников, подходит идеально. Этот пример
использует сильные стороны 3D-печати, чтобы
создать объект, который не может быть получен
любым другим путем. Скайлар Грей, дизайнер и
директор по производству ушных динамиков в
Audioquest, говорит о том, что биометрическая
решетка вдохновлена структурой крыльев бабочки,
которые содержат решетчатую структуру,
рассеивающую свет, и цель дизайна решетки в том,
чтобы рассеивать звук. Функция 3D печатной детали,
в удалении звуков, которые могут исказить качество
музыки. Используя SLS Технологию NightHawk в
настоящее время предоставляет свои наушники
клиентам через авторизованных дилеров.

7. СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
ТОЧНОСТЬ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА В СЛОЖНЫХ ГЕОМЕТРИЯХ
С точки зрения сложных дизайнов вопрос, как правило, это: "Мой дизайн сложный
и я хочу соблюдения целостности конструкции. Насколько точно аддитивное
производство? "
Это понятно и общая обеспокоенность была недавно оценена DARPA в проекте
DMACE Сфера Challenge. Они проверили в тесте, как сложность дизайна, так и
точность.
В этом тесте, 180 3D распечатанных титановых сфер
подверглись разрушительному тестированию для
определения параметров механических свойств. Каждая
сфера была помещена в машину в лаборатории ОРНЛ и
раздавлена. Этот тест имеет решающее значение для
демонстрации, что компоненты со сложной геометрией
изготовленные ​​с помощью аддитивного производства
может быть вычислительно смоделированы, и их свойства
предсказаны. Смесь прочных и в то же время легких
материалов, таких как титан и вычислительных моделей
позволили аддитивному производству быть
использованным в таких отраслях, как аэронавтика и
исследования космоса.

8. СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
АЭРОНАВТИКА ВВОДИТ СЛОЖНУЮ ГЕОМЕТРИЮ В ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
С точки зрения авиационно-космической промышленности, 3D печать стала одним
из важнейших решений для создания прототипов, оснастки и изготовления деталей.
Инженеры теперь всецело полагаются на аддитивное производство.
В этом секторе аддитивного производства, вес непосредственно переводится в
доллары, и, как мы обсуждали нахождение правильного материала, с
правильным балансом прочности и легкости имеет важное значение для
конечного итога. В большинстве случаев добавление дополнительного
миллиграмма приведет к заметному увеличению стоимости для запуска
спутника или шаттла.
Эволюция существующего мульти-детального кронштейна от Airbus Defence and Space Ltd

9. Именно поэтому такие компании, как Airbus и Altair делают используют
технологию аддитивного производства и методологию оптимизации топологии
для изготовления более легких и жестких компонентов для использования на
спутниках. Компоненты, показанные выше и ниже, были изготовлены из
алюминия лазерным плавлением, и они используются в качестве опорных
конструкций для антенн на спутниках.
Эти компоненты используют скрученные структуры, напоминающие
органические, природные формы. Эти формы являются результатом процесса
оптимизации локализации материала, в течение которого, концентрация
моделированной нагрузки происходит предсказанно.
СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
3D кронштейн от Altair в сотрудничестве с RUAG Space

10. В общем 3D печать не изготавливает 100% твердые структуры, по причине того, что
это может быть огромная трата материала, а также, пустая трата денег и времени.
Так что, если они не являются полыми, и не являются 100% твердым веществом, вы
могли бы задаться вопросом ... что внутри?
Большинство 3D-дизайнеров выбирают паттерны в виде сотовой структуры,
которая обеспечит прочность «распечаток» и не займет всю жизнь, чтобы быть
напечатанной.
С точки зрения сложной геометрии, мы начинаем видеть, наплыв использования
сотовых структур более чем как для заполнения, например, в последнее время
контроль над топологией этих структур позволил исследователям
продемонстрировать истинное преимущество введения контролируемой
клеточной геометрии для производства деталей для применения с несущей
нагрузкой.
СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ

11. СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
КОНСТРУКЦИИ ПОГЛОЩАЮЩИЕ ВЛИЯНИЯ
"Сотовая структура с негативной жесткостью" на фото ниже была разработана в
рамках проекта исследования энерго-поглощающих структур. При воздействии
квазистатических нагрузок, было установлено, что поглощение извлекаемой
энергии возможно, без ущерба высокой энерго-поглощающей способности
обычных сот. Это означает, что, когда сотовые структуры с отрицательной
жесткостью были сжаты до точки уплотнению, они восстановили свою
первоначальную форму и размеры, когда была удалена нагрузка.
Эти структуры могут найти применение в
устройствах ударной защиты, такие как шлемы или
автомобильные бамперы и упаковки многоразового
использования. Как вы можете видеть, значительно
больше, утилитарность для этих сотовых форм в 3D-
печати. Используя Нейлон 11 с Селективным
Лазерным Спеканием, исследователи в UT Austin
напечатали сотовые структуры, которые могут быть
разработаны для конкретной механической
реакции. Структура внизу поглощает значительно
больше энергии удара, чем твердая структура того
же веса благодаря стропильной конструкции.
Сотовая структура с Негативной
Жесткостью для восстанавливаемой
ударной изоляции, исследовательской
группы Университета Техаса

12. СЛОЖНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
Эта Легкая Металлическая Ячеистая Структура была изготовлена с использованием
технологии Распыления Связующего вещества (Binder Jetting). Если вы не знакомы с
процессом Binder Jetting, это когда автоматизированный ролик используется для
распределения слоя порошка на платформе сборки, платформа опускается, и
связующее наносится, а затем еще один слой порошка наносится
автоматизированным роликом снова. Процесс повторяется до тех пор, пока
строится ваш объект. Это ценно в приложениях, требующих легкую прочность и
поглощение ударов, которые, например, включают в себя бронирование
транспортного средства.
Объект, показанный здесь, был создан с
помощью технологии Распыления
Связующего вещества для печати негатива
этой формы из литейного песка. Отливочная
песчаная модель затем использовалась для
отливки сложной геометрии из алюминия в
стандартном литьевом процессе.
Легкая Металлическая Ячеистая Структура
от DREAMS Lab в Virginia Tech.

13. МАССОВАЯ ПЕРСОНАЛИЗАЦИЯ
Одним из наиболее ярких примеров преимуществ аддитивного производства
является разработка потребительских продуктов с использованием массовой
персонализации. Не ограничиваясь требованиями оснастки, компании теперь могут
недорого производить тысячи индивидуальных частей для клиентов ежедневно.
Благодаря созданию процесса, который объединяет данные клиента в физический
объект, потребители теперь имеют доступ к недорогим подходящим пользователям
продуктам.
Один из самых давно запущенных приложений разработки пользовательских
продуктов с помощью 3D-печати находится в стоматологической индустрии. С 1998
года Invisalign использует Стереолитографическую технологию 3D-печати (SLA) в их
производственном процессе зубо-выравнивающих накладок. В этом процессе,
берется слепок зубов, который затем сканируется и оцифровывается. Программа
генерирует пресс-форм для выравнивающих накладок согласно плану лечения,
которые затем 3D печатаются.
Эти 3D напечатанные формы затем используются
для термоформовки выравнивающих накладок,
которые обрабатываются и отправляются
заказчику. Используя эту технологию, компания
способна производить 40000 деталей в день.
Невидимые брекеты сделанные с SLA технологией в Invisalign

14. МАССОВАЯ ПЕРСОНАЛИЗАЦИЯ
КАК СДЕЛАТЬ ПРОДУКТ СЕРВИСОМ?
Предлагая продукт уникальным для вашего клиента и подходящим специально
для него вы переводите свой продукт в услугу. Массовая персонализация
подходит для решения этой задачи, экономит время, деньги и в большинстве
случаев материал. Вот несколько примеров продуктов выросших из товара в
сервис благодаря 3D-печати.
SOLS работает для того чтобы предоставить ортопедические стельки подходящие
клиентам. С помощью технологии 3D сканирования, SOLS сканирует ногу
клиентов в нескольких несущих и не несущих вес сценариях для сбора данных,
необходимых для генерирования индивидуальной 3D модели. Модели 3D
печатаются с использованием технологии Селективного Лазерного Спекания
(Selective Laser Sintering) и доставляются заказчику всего за 6 дней.
Персонализированная Ортопедическая
стелька от Sols

15. МАССОВАЯ ПЕРСОНАЛИЗАЦИЯ
СЛУХОВЫЕ АППАРАТЫ
Подобно тому, как берется слепок зубов для процесса Invisalign, создается
силиконовый слепок ушного канала, и затем 3D сканируются и оцифровываются.
Затем используется САПР программное обеспечение для создания модели для
печати. GN ReSound использует маска проекционную SLA технологию для
изготовления персонализированных раковин слуховых аппаратов, в которых
размещены электронные компоненты слухового аппарата. В этом процессе
используется линейка принтеры Digital Shell от EnvisionTEC с высоким
разрешением, необходимым для сложной геометрии уха, а также имеющие
достаточно высокую производственную способность, чтобы изготовить 30
раковин за 90 минут.
Кастомизированные ушные раковины от EnvisionTec

16. ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННЫЕ УШНЫЕ ВКЛАДЫШИ
Персонализированные наушники это индустрия, которая является новичком в
игре, но есть стартап, который революционизировал доступность
пользовательских продуктов для среднего потребителя.
Используя технологию Моделирования Расплавленным Нанесением (Fused
Deposition Modeling) и АБС-пластик, Normal изготовливает персонализированные
3D напечатанные наушники. Используя только 2D изображение, полученное
заказчиком на собственном смартфоне в Normal App, эта компания способна
производить персонализированную пару наушников в течение всего лишь 48
часов. Наушники Normal продаются в розницу по цене $ 200.
МАССОВАЯ ПЕРСОНАЛИЗАЦИЯ
Персонализированные вкладыши наушников от Normal

17. МАССОВАЯ ПЕРСОНАЛИЗАЦИЯ
ИННОВАЦИОННЫЕ РЕКЛАМНЫЕ КАМПАНИИ
Škoda Auto во Франции запустила специальную кампанию с помощью 3D-
печати ранее в этом году. Эта кампания была нацелена на клиентов, которые
взяли автомобиль Škoda на тест-драйв. В течение ограниченного времени
Škoda позволили своим клиентам персонализировать 3D напечатать свои
собственные миниатюрные Fabia! Это первый случай, когда бренд использует
3D печать для кампании такого типа. Для получения дополнительной
информации об этой кампании свяжитесь с нами.

18. ИНТЕГРАЦИЯ СБОРКИ
Область аддитивного производства является многообещающей для
интегрированной сборки; представьте себе сокращение времени печати ваших
объектов просто путем интеграции сборочного плана в 3D-модель перед печатью,
это позволит уменьшить элементы, которые необходимо напечатать и сэкономит
время в процессе печати. Давайте посмотрим на несколько примеров
интегрированной сборки.
ПЕЧАТЬ С ИНТЕГРИРОВАННОЙ СБОРКОЙ СНИЖАЕТ ВРЕМЯ ПЕЧАТИ
При наличии соответствующих допусков, детали с функциональными петлями и
шарнирами, соединениями в виде цепочек, а также другими типами подвижных
компонентов могут быть изготовлены в один прием без необходимости сборки
после печати. Связанное тесно с инженерным редизайном, это производственное
преимущество может также уменьшить количество необходимых компонентов для
любого применения, что сокращает общее время и стоимость изготовления
продукции.
В 2014 Virginia Tech Additive Manufacturing Grand Challenge, студенты получили
задание проектирования и 3D печати воздушного и/или наземного транспортного
средства, чтобы преодолеть набор препятствий. Цель задачи состояла в том, чтобы
продемонстрировать полезность производства по требованию в отдаленных местах
с расходными материалами для 3D печати и набором электроники.
Одна группа студентов обратилась к оригами для вдохновления в дизайне.

19. Победивший дизайн от команды "Lobstrosity" был квадрокоптер с полностью
интегрированными шарнирами в конструкцию четырьмя руками аппарата.
Объединив шариниры в складные цельные руки, вся высота сборки печати была
ограничена только 9 мм. Ограничение высоты сборки лимитировало время
печати целого квадрокоптера всего 3 часа и 22 минут на принтере Stratasys
PolyJet. Четыре плоские конструкции складывают вокруг центрального узла и
оснастка надежно закрывается, чтобы служить в качестве плеч квадрокоптера.
Проект занял 1-е место в конкурсе, а также заработал награды за «лучшее
использование аддитивного производства" и "лучшую производительность.»
ИНТЕГРАЦИЯ СБОРКИ
Победивший квадрокоптер от Lobstrocity
напечатанный на Stratasys

20. МОДНАЯ СТОРОНА ИНТЕГРИРОВАННОЙ СБОРКИ
Несмотря на то, что обычно думают об электронных устройствах или элементах,
таких как петли или шарниры, когда речь идет об интегрированной сборке, может
быть сюрпризом, что мода и текстильная промышленности также «делают волны» с
3D-печатью, и это все благодаря интегрированным сборкам. Студенты архитектуры
в Virginia Tech успешно изготовили 3D напечатанные гибкие текстильные структуры
как с FDM так и SLS технологией.
Спроектированные, чтобы иметь гибкость и жесткость, эти текстильные изделия
можно легко манипулировать в фиксированную форму из-за интерференции между
звеньями. Благодаря уникальной свободе дизайна технологии 3D печати спекания
слоя порошка (SLS), эти текстильные изделия были напечатаны в виде отдельной
детали и сразу же продемонстрировали полную артикуляцию после завершения
печати. Идеи, вдохновленные этими гибкими, 3D напечатанными тканями, имеют
потенциал, воздействия на медицину, текстильную промышленность и индустрию
моды.
ИНТЕГРАЦИЯ СБОРКИ
Объединение функциональности с
осознанием производства с точки
зрения 3D-пространства, доступного в
объеме сборки принтера является
серьезным фактором, когда дело
доходит до экономичности 3D-тиражей.

21. ИНЖИНИРИНГОВЫЙ РЕДИЗАЙН
Что касается инженерного ремоделирования, 3D печать дает проектировщику свободу
воссоздания продукта без учета ограничений сборки, стандартизации деталей, или
традиционных ограничений геометрии.
Удаление необходимости использования инструментов, наделяет дизайнера свободой
для разработки деталей идеально оптимизированных для конкретного применения.
Интересным применением этой свободы конструирования является использование
проектного подхода называемой оптимизации топологии. Этот процесс оптимизации
использует математические алгоритмы для оптимизации использования материалов в
пределах данного пространства дизайна на основе заданных граничных условий и
прикладных нагрузок. Такой подход, как правило, производит очень органические
структуры, которые напоминают кости или растения, формы, которые слишком дороги
или невозможно в изготовлении любым другим способом.

22. ИНЖИНИРИНГОВЫЙ РЕДИЗАЙН
ЭКО-ДРУЖЕСТВЕННЫЙ РЕДИЗАЙН
Знаковым примером инженерного редизайна для аддитивного присадок является
эко-дизайн исследование, проведенное EOS и Airbus Group Innovations для
шарнирного кронштейна гондолы самолета Airbus A320. Исследование было
сосредоточено на снижении выбросов CO2 в течение всего жизненного цикла
детали. Благодаря оптимизации конструкции и свободе изготовления путем
прямого лазерного спекания титана, была реализована почти 40% экономия CO2.
И что наиболее значительно, использование DMLS для изготовления
переработанного шарнира уменьшило вес плоскости на 10 килограммов.
Шарнирный Кронштейн от EOS в сотрудничестве с Airbus Group

23. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Поскольку технология растет и созревает, каждый день открывает захватывающие
инновации в аддитивном производстве. Исследователи и профессионалы,
которые раскрывают поистине инновационные продукты с поддержкой
аддитивного производства, а также компании, начиная от крупных
аэрокосмических производителей до стартапов потребительских наушников
находят ценность во включении 3D-печати в их бизнес-модели.
Мы надеемся, что эти 18 примеров 4-х областей, где 3D печать является
неудержимой дали вам лучшее представление о том, что можно сделать с
помощью аддитивного производства.
Если у вас есть похожие проекты, вы можете обратиться в Smartprint и позволить
нам помочь повысить ценность вашего бизнеса, поддерживая ваш процесс с
проектными и производственными преимуществами 3D печати.

24. ВОПРОСЫ
?

25. СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ
!

26. www.3dsmart.com.ua
ул. Чигорина, 18
Киев, Украина
+38 044 500 5351
info@3dsmart.com.ua