Различия в стандартизации 3D-печати разных стран мира

  • автор:

Различия в стандартизации 3D-печати разных стран мира остаются.

Похоже, всего за несколько лет аддитивное производство (АП) стало катализатором перестройки процесса разработки продуктов и, возможно, самой производственной бизнес-модели.

Но для того, чтобы AM по-настоящему раскрыл свой потенциал, необходимо разработать набор широко принятых всеобъемлющих стандартов, отсутствие которых может помешать широкомасштабному внедрению технологии.

Содержание скрыть

Различия в стандартизации 3D-печати — введение

Несколько лет назад аддитивное производство (AM), иначе известное как 3D-печать, значительно эволюционировали в изощренности своих технологий, процессов и материалов.

AM нашла свое применение во все более широком диапазоне приложений и отраслей. От аэрокосмической и медицинской аппаратуры до потребительских товаров и не только.

И, AM, похоже, стал катализатором в изменении основных предположений о сложности продукта, логистике цепочки поставок. И, возможно, даже самой производственной бизнес-модели. Благодаря появлению Индустрии 4.0 и цифровизации.

Практически каждый соответствующий показатель подчеркивает стремительный рост AM.

Тем не менее, такой замечательный прогресс порождает ряд вполне реальных проблем. Которые могут помешать еще более широкому внедрению AM в промышленных условиях.

Возможно, нет ничего более неприятного, чем отсутствие общепринятого всеобъемлющего набора технических стандартов в AM. Отсутствие таких стандартов может отрицательно повлиять на множество целей процесса AM. От единообразного качества проектирования до функциональной совместимости. Что может препятствовать дальнейшему промышленному внедрению AM.

Безусловно, некоторые заинтересованные стороны во всей экосистеме AM начали осознавать стоящую перед ними проблему и начали действовать.

Ключевым моментом в этом отношении, похоже, является объединение усилий America Makes и Американского национального института стандартов (ANSI) для создания Совместной организации по стандартизации аддитивного производства (AMSC).

AMSC — это орган, в состав которого входят все заинтересованные стороны по всему миру. Включая производителей оборудования, правительства, научные круги, консорциумы по стандартам. И его цель — составить дорожную карту для оценки состояния стандартов и пробелов в стандартах в AM.

В начале 2017 года AMSC опубликовала свой первоначальный проект этой оценки — «Дорожная карта стандартизации для аддитивного производства», версия 1.0. Далее именуемая «Дорожная карта AMSC». Другие, более целенаправленные усилия по формированию стандартов для индустрии AM также продолжаются.

В этом документе мы обсуждаем цель и потенциальные преимущества использования стандартов AM. То, как руководители предприятий могут применять их для принятия решений AM. Что делать в ситуациях, когда они недоступны.

В частности, мы используем модель цифрового потока для аддитивного производства (DTAM) компании Deloitte на поэтапной основе для анализа состояния стандартов AM сегодня. А также пробелов в стандартах AM и связанных с ними последствий.

Различия в стандартизации 3D-печати — основы аддитивного производства

История AM насчитывает почти три десятилетия. Его важность проистекает из его способности устранять существующие компромиссы в производительности двумя фундаментальными способами.

Во-первых, AM может уменьшить капитал, необходимый для достижения эффекта масштаба.

Во-вторых, это может повысить гибкость и уменьшить капитал, необходимый для достижения объема.

Капитал против масштаба: соображения минимального эффективного масштаба могут формировать цепочки поставок. У AM есть потенциал для уменьшения капитала, необходимого для достижения минимально эффективного масштаба производства. Тем самым снижая производственные барьеры для входа в данное место.

Капитал против размаха: экономия от размаха влияет на то, как и какие продукты можно производить. Гибкость AM способствует увеличению разнообразия продуктов, которые может производить единица капитала, обычно сокращая затраты, связанные с переналадкой производства и настройкой, и, таким образом, общую сумму необходимого капитала.

Изменение соотношения между капиталом и масштабом может повлиять на настройку цепочек поставок. А изменение соотношения между капиталом и объемом может повлиять на дизайн продукта. Эти воздействия дают компаниям возможность выбрать способ развертывания AM в своем бизнесе.

Компании, использующие возможности AM, могут выбрать разные пути:

I. Компании не стремятся радикально изменить ни цепочки поставок, ни продукты. Но они могут исследовать технологии AM. Чтобы улучшить доставку стоимости для текущих продуктов в рамках существующих цепочек поставок.

II: компании используют экономику масштаба, предлагаемую AM, в качестве потенциального средства преобразования цепочки поставок для предлагаемых ими продуктов.

III: Компании используют экономию масштаба, предлагаемую технологиями AM, для достижения нового уровня производительности или инноваций в предлагаемых ими продуктах.

IV: компании изменяют и цепочки поставок, и продукты в поисках новых бизнес-моделей.

Различия в стандартизации 3D-печати — структура для понимания путей и ценности AM

Что такое стандарты?

Определений стандарта почти столько же, сколько и организаций по стандартизации. Каждое из которых немного отличается.

Например, ANSI определяет стандарт как «документ, созданный на основе консенсуса, который содержит правила, рекомендации или характеристики для действий или их результатов».

Британский институт стандартов определяет стандарт как «согласованный способ выполнения чего-либо».

Некоторые стандарты относятся к бизнес-процессам и способам ведения бизнеса и практикующим специалистам в рамках определенной отрасли или специализации. Например, такой как право или бухгалтерский учет.

Другие стандарты относятся к техническим системам и процессам. И именно на этих технических стандартах мы сосредоточим внимание в данной статье.

В этом документе мы называем «стандарты» техническими методами, процессами, спецификациями и определениями, относящимися к физической системе, относительно которых существует общее согласие, опубликованное признанными организациями по стандартизации (см. Врезку «Организации по стандартизации»).

В любом конкретном аспекте, где должен быть технический стандарт, но его нет, мы говорим, что существует «пробел в стандартах».

В этой статье мы называем «стандарты» техническими методами, процессами, спецификациями и определениями, относящимися к физической системе, относительно которых существует общее согласие, принятое признанными организациями по стандартизации.

Различия в стандартизации 3D-печати — организации по стандартизации

Технические стандарты не рождаются на пустом месте. Как правило, они требуют согласованных и в основном добровольных усилий органов по стандартизации. Иногда известных как Организация по разработке стандартов (SDO):

SDO существуют по всему миру и отражают все области специализации и отрасли. Их тысячи по всему миру. И они представляют «передовую» организацию, которая разрабатывает индивидуальные технические стандарты.

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) — всего лишь один пример SDO в Соединенных Штатах.

В рамках данной страны именно Национальный орган по стандартизации (NSB) помогает координировать индивидуальные усилия SDO этой страны.

В Соединенных Штатах ANSI признан NSB.

Стандарты обычно имеют только национальное влияние. Хотя стандарты, которые ОРС помогают разрабатывать, иногда принимают международный характер.

Для того чтобы технические стандарты получили широкое распространение, они требуют консенсуса во всем мире.
Международные организации по стандартизации играют в этом огромную роль:
Одна из самых известных международных организаций по стандартизации — Международная организация по стандартизации (ISO).

На высоком уровне ключевая миссия ISO — гармонизировать технические стандарты для разных географических регионов.

В состав ISO входят представительные органы по стандартизации, по одному на страну. В настоящее время ANSI является представителем США в ISO.

Одобрение широко признанных организаций по стандартизации, таких как ISO, становится очевидным. Поскольку стандарты сами по себе не имеют силы закона.

Различия в стандартизации 3D-печати — почему стандарты важны?

Почему стандарты важны в первую очередь? Безусловно, история изобилует примерами, которые демонстрируют огромную важность стандартов в формировании рынка и технологий, которые выделяют его.

Например, от раскладки QWERTY на пишущей машинке до рыночных сил, которые привели к битвам за формат видеокассет в конце 1970-х годов до появление доминирующего интернет-браузера в борьбе за стандарты беспроводной зарядки в последние годы.

Некоторые исследования даже показывают, что длительная конкуренция между взаимоисключающими форматами может иметь реальное влияние на принятие продукта потребителем.

Но на более фундаментальном уровне стандарты важны. Потому что они определяют правила и обеспечивают ориентиры и передовой опыт. Стандарты необходимы для обеспечения того, чтобы такие правила игры были установлены и соблюдались всеми заинтересованными сторонами.

Например, в производстве стандарты часто имеют важное значение. Поскольку они определяют параметры, которым необходимо соответствовать для выпуска качественного продукта.

Сырье, машины, инструменты, операторы оборудования и инженеры, поставщики и сам производственный процесс — все это требует стандартов и механизма для квалификации/сертификации по этим стандартам, чтобы производить детали необходимого качества.

Стандарты также могут помочь организациям избежать инерции статус-кво. Трудная задача в любой устоявшейся отрасли. Стандарты предоставляют организациям основу для разработки обоснованного экономического обоснования и информирования о том, как правильно обучать сотрудников. Они снижают общий риск и, по сути, определяют, как выглядит «правильно».

Стандарты могут быть особенно важны для новых высокотехнологичных отраслей. Например, таких как AM. Поскольку они обеспечивают фундаментальный элемент, на котором может быть построена отрасль.

Сегодня качественные детали, безусловно, можно изготавливать с помощью AM. Но широко принятые стандарты улучшают качество при длительных производственных циклах.

Текущие усилия по установлению стандартов AM должны определять требования к производству AM. Помогая повысить согласованность текущих небольших операций и обеспечить качество по мере роста производства и принятия на рынке.

Отрасль AM может масштабироваться, достигать новых уровней эффективности и получать дополнительные преимущества от использования AM. Поскольку стандарты помогают обеспечить качество для большего объема деталей.

Стандарты качества также могут быть особенно важны для AM. Потому что, возможно, необходимо учитывать больше факторов, чем при традиционном производстве.

Теперь следует учитывать стандарты цифрового дизайна, стандарты взаимодействия, параметры послойного материала/сборки, прочность микроструктуры, пористость и стандарты постобработки  отверждения, среди прочего.

В сложной отрасли, в которой задействовано множество переменных, стандарты AM должны служить «руководством» или «мерой» для внедрения.

Такой фон предполагает, что потенциальные выгоды от разработки и применения стандартов к процессу AM многочисленны. Возможно, слишком многочисленны, чтобы перечислять их в этой статье.

Тем не менее, в этом разделе мы представляем несколько из того, что мы считаем ключевыми категориями потенциальных преимуществ, которые приносят организациям применение стандартов к использованию AM. Это снижение рисков, повышение эффективности, улучшенная повторяемость и более стабильное качество.

Стандарты могут быть особенно важны для новых высокотехнологичных отраслей. Например, таких как AM. Поскольку они обеспечивают фундаментальный элемент, на котором может быть построена отрасль.

Различия в стандартизации 3D-печати - 4 преимущества применения стандартов к AM

Различия в стандартизации 3D-печати — 4 преимущества применения стандартов к AM

Снижение и контроль рисков

Принятие стандартов может служить для смягчения и контроля рисков, связанных с AM. Таким образом, чтобы охватить многие области. Например, такие как безопасность работников, безопасность информации, интеллектуальная собственность, производственный процесс и контроль цепочки поставок.

Например, стандарты AM по безопасности предоставляют бизнесу возможность снизить риски для окружающей среды и оборудования. Которые угрожают работникам, которые работают с системами AM и работают с ними.

Без стандартов, связанных с кибербезопасностью, конфиденциальные данные могут быть уязвимы для незаконного доступа. Хотя стандарты не могут полностью снизить все риски, связанные с процессом AM, риски могут расцвести в их отсутствие.

Повышенная эффективность

Стандарты AM могут предоставить компаниям возможность сфокусировать свои процессы и практики более оптимально эффективным и менее расточительным образом.

Например, использование стандартного формата выходного файла для инструкций, необходимых для печати детали, снизило бы необходимость в разработке пользовательского формата файла. И, в процессе, обеспечило бы большую совместимость — и эффективность — между различными игроками в экосистеме AM.

Это также может уменьшить количество переделок во время производства. Таким образом уменьшая отходы и повышая выход продукции. Стандарт, определяющий порядок хранения сырья, также может уменьшить порчу и отходы.

Существует множество других примеров. Которые показывают, как стандарты могут направлять процессы и технологии, используемые для достижения желаемых результатов по сравнению с AM. Тем самым сокращая потери ресурсов и повышая эффективность.

Повышенная повторяемость

Повторяемость процесса AM часто является постоянной проблемой. Учитывая очень гибкий, настраиваемый и развивающийся статус процесса AM.

Что стандарты делают, возможно, больше, чем что-либо другое, так это определение параметров. Как что-то должно быть достигнуто, как сырье должно транспортироваться или храниться и т. д. По сути, стандарты должны обеспечивать ощущение предсказуемости и, как таковой, воспроизводимости в пределах AM.

Более стабильное качество

По определению, «качество» — это «использование стандарта, с которым сравниваются другие аналогичные вещи». Таким образом, стандарты обеспечивают эталонные критерии, с которыми можно сравнивать качество процесса AM компании и продуктов этого процесса.

Например, стандарт для настроек принтера для конкретного типа 3D-принтера будет основан на всем, что известно об этом типе принтера и среде, в которой он работает. Благодаря многочисленным испытаниям, испытаниям и экспериментам.

Вся цель этого стандарта — обеспечить достижение желаемого качества с помощью настроек принтера. Подобным же образом, благодаря многочисленным испытаниям, испытаниям и экспериментам, можно узнать, что хранение определенного исходного материала AM при заданной температуре приводит к желаемому качественному результату. В целом стандарты помогают оптимизировать процесс AM и то, что он производит, для достижения более стабильного качества.

Различия в стандартизации 3D-печати — как стандарты применяются к AM

При разработке стратегии внедрения и применения AM следует учитывать три ключевые области:

  • Дизайн продукта или детали
  • Производство и материалы, использованные при производстве этих деталей
  • Данные, составляющие процесс AM, или «цифровой поток»

Современные промышленные приложения полагаются на прочную основу точности и воспроизводимости. Стратегия управления этими тремя ключевыми областями при использовании AM важна. Если вы хотите достичь уровня точности, точности и повторяемости, который ожидается на рынке.

Дизайн детали

AM позволяет создавать детали, которые часто превышают традиционные ограничения дизайна. Даже имитируя множество негеометрических деталей органической формы. Также называемых био-вдохновленным дизайном.

Эти новые конструкции позволяют деталям превосходить предыдущие ограничения. А также демонстрировать повышенную прочность, снижение веса. И даже производительность продукта.

Но для того, чтобы позволить процессу обеспечения качества определять, контролируется ли производство, например, традиционных стандартов может оказаться недостаточно. Могут потребоваться пересмотренные и даже новые стандарты, чтобы отразить дизайн в области AM.

Производство и материалы

Условно говоря, стандарты хорошо установлены в отношении традиционного производственного процесса производства. И многие из них могут применяться и к AM.

Однако есть области, в которых следует провести дополнительные исследования для устранения неконтролируемых переменных, возникающих в результате использования производственного процесса AM. И руководители предприятий должны учитывать эти возможности.

Например, порошкообразный металл может содержать небольшие количества газов, которые задерживаются в материале, создавая потенциал для аномалий в процессе AM, если эти газы выделяются или появляются пустоты в печатной части.

Возникает множество таких вопросов о влиянии процесса AM на стандарты традиционного производства.

Поскольку материалы, используемые в AM, обычно встречаются в традиционных производственных процессах, стандарты, касающиеся хранения, обращения и транспортировки, относительно хорошо сформулированы.

Тем не менее, бизнес-лидерам важно учитывать, что сам процесс печати сделает с материалом. И как это можно использовать для улучшения продукта.

Например, AM может вызывать внутреннюю молекулярную деформацию. Которая может оказаться полезной в случаях использования с высокими напряжениями. Когда температура, давление или вещество могут фактически уравновешиваться напряжениями материала.

Для этого потребуются стандарты, по которым можно будет оценивать материалы, процессы печати и внутренние напряжения материала.

Данные

Применение стандартов к данным, полученным в результате процессов AM, является последней. И, возможно, самой сложной областью. Наш цифровой мир развивается экспоненциальными темпами. Поскольку форматы данных и требования к обработке, похоже, меняются каждые несколько лет.

Может быть почти необходимо учитывать долговечность цифрового присутствия AM. В связи с тем, что «поточный» подход к производству становится все более распространенным. И то, как быстро все, что мы производим в цифровом виде, вероятно, больше не будет перенесено в следующий формат файла.

Хотя такие стандарты, как .STL — стандартный формат для отправки инструкций на 3D-принтер, — существуют и широко применяются сегодня, постоянно присутствует желание чего-то лучшего.

Основная проблема, стоящая перед применением стандартов данных, заключается в том, как сделать стандарт долговечным. Таким образом, AM следует начать инвестировать в разработку стандартов данных и информации. Которые можно легко обновлять и копировать на оборудование и компьютеры следующего поколения.

В целом, бизнес-лидерам следует учитывать многое. Обдумывая решение о внедрении решений AM и стандарты, которые им потребуются. В этом разделе мы обсудили такие соображения на высоком уровне планирования.

В следующем разделе мы рассмотрим фактическое состояние стандартов в AM. Используя в качестве руководства модель цифровой нити Deloitte для аддитивного производства.

Различия в стандартизации 3D-печати - стандарты и цифровая технология

Различия в стандартизации 3D-печати — стандарты и цифровая технология

Нет никаких сомнений в том, что производственное предприятие и все связанные с ним сети поставок становятся все более цифровыми. Такая цифровая трансформация лежит в основе того, что обычно называют Четвертой промышленной революцией или Индустрией 4.0.

И в основе этого современного производственного духа лежит то, что называют «цифровым потоком». Непрерывный поток данных, который следует за жизненным циклом продукта. Начиная с первоначального проектирования, тестирования, последующих изменений и, наконец, производства и развертывания. Конечная точка цифровой нити находится в конце срока службы продукта.

До недавнего времени информация о характеристиках продукта в руках потребителя, данные функционального тестирования и первоначальные требования к дизайну оставались в значительной степени изолированными. Тем самым сводя к минимуму эффективность выпуска продуктов и конкурентоспособность.

Но с появлением прямой интеграции в производство, встроенных датчиков и подключенного к сети оборудования, данные могут быть собраны со всех этих частей жизненного цикла продукта почти в реальном времени.

Но проблема также быстро стала очевидной: стандарты в собираемых данных. Сегодня многие аппаратные платформы изолированы жестко контролируемыми форматами данных и нестандартными кроссплатформенными драйверами.

Но, конечно, проблемы могут выходить далеко за рамки стандартов данных. Они могли затронуть все действия, составляющие этапы цифрового потока.

Цифровое производственное предприятие может использовать традиционные субтрактивные методы, аддитивное производство или их гибрид.

Далее следует поэтапный взгляд на то, как стандарты и пробелы в стандартах могут применяться к DTAM. Читателю следует иметь в виду, что такое обсуждение является лишь представителем стандартов и пробелов в стандартах, которые могут применяться для данной фазы в рамках DTAM и DTAM в целом. Исчерпывающий поэтапный анализ выходит за рамки данной статьи.

Различия в стандартизации 3D-печати – сканирование или дизайн и анализ

Различия в стандартизации 3D-печати — сканирование/дизайн + анализ

Обзор

На этапе сканирования/проектирования + анализа DTAM деталь проектируется в цифровом виде с помощью инструментов САПР или путем сканирования реального объекта. Цифровой дизайн затем подвергается множеству аналитических методов. Начиная от простого анализа сил и заканчивая более сложным анализом методом конечных элементов.

Важность стандартов

Благодаря субтрактивным производственным процессам инженерные чертежи могут определять особенности продукта. Принимая согласованный геометрически определенный профиль.

Но AM может создавать множество негеометрических деталей органической формы. С такими необычными, почти органическими формами может быть очень сложно определить характеристики детали с точки зрения абсолютных конструктивных особенностей.

Вероятно, нам потребуются новые способы обозначения этих функций. Подчеркивающие важную роль, которую стандарты могут играть в этом отношении.

Более того, данные играют центральную роль во всем DTAM. Но играют особенно важную роль на этом этапе, поскольку в нем происходит несколько передач данных. Проблема становится более заметной, учитывая широкое сообщество инженеров, отделов и даже организаций, которые участвуют в этом.

Быстрый и частый обмен данными на этом этапе может привести к проблемам, касающимся стандартизации данных и цифрового форматирования. Которые препятствуют свободному общению и подключению.

Это действительно говорит о совместимости — гарантии того, что данные будут доступны, читаемы и пригодны для использования внутри и между каждой фазой DTAM, независимо от формата.

Функциональная совместимость особенно важна на первом этапе DTAM. Поскольку она является ключом к переносу физической части в цифровую сферу. А ее отсутствие часто было причиной многих проблем проектирования.

Уровень зрелости стандартов сканирования/проектирования + анализа:

Обратите внимание, что на этом и последующих этапах DTAM мы предлагаем оценку, которая измеряет уровень зрелости стандартов этой фазы по сравнению со стандартами других фаз. Чем полнее Харви Болл, тем более зрелыми становятся стандарты этой фазы.

Ключевые стандарты

Ряд существующих стандартов относятся к вопросу форматирования данных и взаимодействия. Например, ISO STEP AP 242 для управления 3D-проектированием на основе моделей и ISO STEP AP 203 для обмена данными модели продукта.

Эти и другие стандарты могут служить для смягчения проблем, связанных с совместимостью. Но только в том случае, если их принятие широко распространено во всей экосистеме AM. 30

Последствия/проблемы этих пробелов

Пробелы в стандартах, связанные с дизайном, могут стать серьезным препятствием для успешной сборки AM продукта. Такие пробелы в стандартах могут привести к тому, что дизайнеры не будут иметь полного представления об ограничениях AM в конкретном контексте проектирования.

В результате конструкторы могут перешагнуть за рамки и создать сборки верхнего уровня, которые невозможно собрать. Может потребоваться дорогостоящий редизайн. Снижающий производительность и зависимость от всей системы AM.

Другая возможность при рассмотрении пробелов в стандартах, связанных с проектированием, заключается в игнорировании. Конструкторы не могут максимально использовать сильные стороны AM и проектировать детали с той же геометрией, что и детали, изготовленные субтрактивным способом. Что приводит к просто более медленному производству и более дорогим деталям.

Пробелы, связанные с форматированием данных и функциональной совместимостью, обычно предполагают поломку или, по крайней мере, неоптимальную эксплуатацию DTAM в целом.

Пробелы в стандартах

Дорожная карта AMSC определяет ряд ключевых областей пробелов, связанных с дизайном. Которые, среди прочего, относятся к руководствам по дизайну, инструментам дизайна, дизайну для конкретных приложений и дизайну печатной электроники.

Дорожная карта AMSC также определяет ряд пробелов, связанных с форматированием данных и взаимодействием:

Что касается дизайна для конкретных приложений, дорожная карта AMSC рекомендует обновление до ISO 8887-1. «Техническая документация по продукту — проектирование для производства, сборки, разборки и обработки в конце срока службы» для AM.

Что касается форматирования данных и областей пробелов в совместимости, дорожная карта AMSC, в частности, призывает к формату файла «нейтральной сборки». Который нацелен на замену проприетарных форматов данных поставщика. Хотя и признает, что усилия могут быть сложными по причинам конкуренции и другим причинам.

сборка и мониторинг

Различия в стандартизации 3D-печати — сборка + мониторинг

Обзор

В основе производства лежат этапы сборки + мониторинга — момент, когда план становится его частью. Для мониторинга этих процессов следует применять гораздо более последовательный подход. Хотя технологии сборки и материалы в AM так же разнообразны, как и в любой другой производственной категории, а возможно, даже больше.

Датчики мониторинга на месте необходимо установить внутри самого принтера. Чтобы наблюдать за процессом печати в реальном времени. Прежде чем отпечатанные элементы будут покрыты следующим слоем материала.

Важность стандартов

По меньшей мере, сложная матрица производственных процессов, технологий и материалов характеризует этап сборки + монитора. И эта матрица, похоже, становится все более сложной. Поскольку спрос на новые приложения AM постоянно растет.

Тем не менее, ни один стандарт, вероятно, никогда не сможет применяться ко всем ситуациям. Учитывая разнообразие способов производства продуктов AM.

А с учетом все большей детализации процессов, технологий и материалов AM потребность в более определенных стандартах становится все более насущной.

Уровень зрелости стандартов фазы сборки + мониторинга:

Ключевые стандарты

Неудивительно, что организации по стандартизации добились значительного прогресса в формулировании соответствующих стандартов, касающихся материалов и процесса изготовления. Поскольку этот этап DTAM, возможно, является наиболее «осязательным». По материалам:

  • Множество стандартов, касающихся хранения, обработки, транспортировки и определения характеристик материалов, используемых в AM — от металлов до керамики и полимеров — были разработаны SDO. Например, такими как NIST (Национальный институт стандартов и технологий), Национальная ассоциация противопожарной защиты и ASTM International.
  • Стоит отметить, что многие из этих стандартов относятся к самому материалу. И не обязательно относятся к применению материала AM. Как бы они ни были актуальны для AM.
  • Это особенно верно в отношении стандартов, касающихся транспортировки, обработки и хранения материалов.

Существует также ряд признанных, опубликованных или почти готовых стандартов в области производства. Среди них можно выделить:

  • ISO / ASTM CD 52903-2. («Аддитивное производство. Стандартные спецификации для аддитивного производства пластмассовых материалов на основе экструзии. Часть 2: Процесс — Оборудование»). В настоящее время разрабатывается.
  • ASTM F3187-16 («Стандартное руководство для направленного энергетического осаждения металлов»)

Последствия/проблема этих пробелов

Неспособность разработать эти материалы, стандарты калибровки и обслуживания машин и постобработки могут привести к снижению контроля качества. Тем самым сужая диапазон возможных применений AM.

Такое сокращение доли рынка может удерживать многие отрасли от внедрения технологии AM или деталей, производимых AM. Поскольку гарантии надежности отсутствуют.

Пробелы в стандартах

Несмотря на значительное количество опубликованных стандартов в областях, относящихся к этой фазе, кажется, что существует ряд областей пробелов.

Некоторые из этих пробелов касаются характеристик материала, включая текучесть, растекаемость и морфологию. Некоторые области пробелов вообще не отражают отсутствие стандарта в отношении характеристик материала как таковых.

Но этот стандарт недостаточно адаптирован для соответствия контексту AM. Однако многие практикующие специалисты AM могут использовать этот конкретный стандарт. Ряд пробелов относится к управлению процессом и калибровке машины AM. А другие относятся к постобработке печатной детали. Включая термообработку и чистовую обработку поверхности.

Различия в стандартизации 3D-печати — тест + проверка

Обзор

Этап производства «тестирование + проверка», пожалуй, самый разнообразный. В зависимости от конечного применения детали. Для низкоточных и дешевых приложений может потребоваться только статистическая выборка продукции. Чтобы убедиться, что партия находится в пределах допусков.

С другой стороны, высокоточные и высокопроизводительные приложения могут потребовать, чтобы каждая деталь подвергалась всестороннему контролю качества. Включая размерные испытания, испытания неразрушающих свойств материалов и функциональные испытания.

Проверка результатов этих тестов все больше зависит от компьютеризированных процессов, которые снижают или устраняют необходимость участия человека на основе все более мелких и сложных переменных.

Важность стандартов

Возможно, никакая другая часть DTAM не демонстрирует необходимость стандартов лучше, чем test + validate. Именно здесь производимые детали сравниваются с их первоначальными требованиями. Чтобы убедиться, что они были произведены в соответствии с заранее установленными параметрами качества.

Если детали будут сочтены приемлемыми, они могут перейти к потребителю. В противном случае они будут либо переработаны, либо выброшены.

Слишком низкий квалификационный стандарт и возможности продаж теряются из-за недостатка доверия потребителей к низким стандартам качества продукта.

Слишком высокий стандарт квалификации и возможности продаж теряются либо из-за переделки, либо из-за увеличения производственных затрат, связанных с более жесткими стандартами.

Уровень зрелости стандартов тестирования + проверки:

Ключевые стандарты

В AM методы неразрушающего контроля (NDE) используются для проверки структурной целостности готового компонента. Ряд опубликованных стандартов, частично или полностью относящихся к методологиям, терминам, единицам неразрушающего контроля и т. д. включают:

  • ISO / ASTM 52900: 2015 («Аддитивное производство — Общие принципы — Терминология») — общий обзор терминов AM, определений и т. Д.
  • ISO / ASTM 52921: 2013 («Стандартная терминология для аддитивного производства — Системы координат и методологии испытаний») — стандарт, который предоставляет руководящие принципы для проведения процедур тестирования AM.
  • ASTM E1316-16a («Стандартная терминология для неразрушающего контроля») — стандарт, определяющий терминологию, используемую в неразрушающем контроле AM.

Также существует ряд других стандартов, относящихся к процессу сертификации/проверки деталей.

Последствия/проблема этих пробелов

Отсутствие подтверждения того, что детали соответствуют начальным требованиям, может привести к преждевременным или неожиданным сбоям в течение жизненного цикла. Что приведет к недоверию к технологиям печати. И, как следствие, к снижению темпов внедрения печатной продукции.

И наоборот, детали, изначально сконструированные излишне для решения этих проблем, могут принести в жертву производительность, размер или стоимость ради достижения той же цели. Тем самым уменьшая конкурентные преимущества AM по сравнению с традиционным производством.

Пробелы в стандартах

Пробел, который следует серьезно рассмотреть, — это требования к квалификации и сертификации в зависимости от области применения и отрасли.

Медицинские, автомобильные, потребительские и аэрокосмические печатные детали будут иметь разные требования к качеству. И простая печать всех деталей в соответствии с высочайшими доступными стандартами означало бы чрезмерную инженерию и ненужную стоимость многих продуктов.

Как и когда используются определенные инструменты тестирования и экспертизы, является важным стандартом. Соответственно, еще один пробел касается гармонизации терминов сертификации, используемых в разных отраслях.

Дорожная карта AMSC также выявляет пробелы в критериях сертификации обучения. Особенно в контексте AM. А также области пробелов, связанные с NDE, особенно связанные с использованием терминологии и слияния данных.

Различия в стандартизации 3D-печати — доставить + управлять

Обзор

После того, как деталь отправляется с завода, наступает окончательный тест: будет ли она работать? Получение полезных отзывов о характеристиках детали может быть столь же важным для успешного развертывания продукта в полевых условиях, как и сами характеристики детали.

Это конец цифрового потока. Точка, в которой данные одного жизненного цикла продукта начинают информировать о создании следующего.

Важность стандартов

Как уже упоминалось, гарантия функциональной совместимости важна на протяжении всего DTAM. И этот этап не является исключением. В самом деле, что, пожалуй, наиболее важно на этом этапе DTAM, — это способность платформ общаться и обмениваться информацией с помощью совместимых языков и форматов данных без ущерба для кибербезопасности.

Функциональная совместимость программных платформ/платформ данных и источников помогает избежать преждевременного устаревания. Что помогает обеспечить долговечность данных. Это так важно для непрерывной обратной связи о производительности развернутых продуктов. И это потенциальная проблема, учитывая темпы развития компьютеров.

Уровень зрелости стандартов этапа поставки + управления:

Ключевые стандарты

Ясно, что на этом этапе будет применяться любой стандарт, относящийся к взаимодействию. Как и во всем DTAM. Кроме того, стандарты, связанные с кибербезопасностью, имеют большое значение. Учитывая, что данные о производительности развернутых продуктов могут служить объектом усилий по получению несоответствующего или незаконного доступа.

NIST и другие SDO, похоже, берут на себя инициативу в создании структуры. Которая включает работу, связанную со стандартами кибербезопасности.

Последствия/проблема этих пробелов

Если цикл данных действительно не является «замкнутым», а внутреннее распространение данных неэффективно или просто не происходит, компания потеряет представление о характеристиках продукта и возможностях его улучшения и инноваций.

Без этого замкнутого цикла данных клиенты вполне могут усомниться в ценности сбора данных. Что может привести к значительной потере доверия клиентов. Особенно если клиент думает, что компания не является инновационной.

Пробелы в стандартах

Успешный DTAM зависит, помимо прочего, от способности извлекать данные о производительности развернутого продукта и обеспечивать их доставку нужным внутренним заинтересованным сторонам для дальнейшего улучшения продукта.

Можно приложить много усилий для создания стандартов для отслеживания работоспособности продукта во время эксплуатации.

Но если данные не попадают обратно к исходной группе инженеров и другим заинтересованным внутренним заинтересованным сторонам, чтобы информировать о проектировании продукции следующего поколения, тогда сам сбор данных — напрасная трата усилий.

«Закрытие» этого цикла заключается не только в извлечении данных о производительности. Но и в надлежащем внутреннем распространении этих данных. Очевидный пробел в стандартах, связанный с этим «закрытием» цикла жизненного цикла продукта, особенно в среде DTAM, представляет собой потенциальную проблему.

Совместимость и стандарты

В приведенном выше анализе стандарты рассматривались поэтапно на протяжении всего DTAM. Тем не менее, сколько бы мы ни обсуждали конкретный стандарт в рамках конкретной фазы, следует подчеркнуть, что DTAM по сути является потоком.

То, что происходит на одном этапе, может повлиять на то, что происходит на каждом этапе. Действительно, приведенный выше анализ следует понимать именно в этом свете.

Тем не менее, некоторые вопросы по своей сути трансцендентны и могут потребовать особой срочности, когда речь идет о стандартах. Пожалуй, не более того, чем вопрос взаимодействия.

Мы обсуждали функциональную совместимость при обсуждении конкретных этапов DTAM. Но на самом деле это вопрос неотложной заботы по всему потоку от начальной точки цифрового рендеринга на первом этапе DTAM до конца жизни объекта.

По сути, совместимость — это идеальная плодородная область для применения стандартов. Поскольку она представляет собой беспрепятственный обмен информацией, материалами и оборудованием между местоположениями, приложениями и организациями по всему потоку.

Поскольку функциональная совместимость по праву может считаться источником жизненной силы DTAM.

Фактически, функциональная совместимость — это идеально плодородная область для применения стандартов. Поскольку она представляет собой беспрепятственный обмен информацией, материалами и оборудованием между местоположениями, приложениями и организациями по всему потоку.

Что делать при отсутствии стандартов

Отраслевые стандарты могут существовать не для всех областей операций AM. Учитывая быстрые темпы изменений AM. Так что же делать организациям в отсутствие отраслевых стандартов AM?

На высоком уровне может помочь членство в комитете по разработке отраслевых стандартов и участие в совместной разработке стандартов AM в организации по разработке стандартов.

Участие в организации по разработке отраслевых стандартов предоставит доступ к сети других профессионалов отрасли, чьи уроки, передовые практики и личный опыт разработки и применения стандартов, вероятно, ускорит процесс обучения компании, предоставит доступ к передовым идеям и решениям, и позволит влиять на то, что может стать следующим отраслевым стандартом.

Возможен также более интенсивный подход: разработка собственных стандартов там, где есть пробелы. Для этого компания должна знать цели и задачи, связанные с каждой областью пробелов в стандартах.

Для увеличения прибыли, снижения производственных затрат, улучшения характеристик продукта или детали и т. д.?

После того, как станут известны области пробелов в стандартах и ​​связанные с ними цели, организации следует сосредоточиться на разработке внутренних стандартов в областях, которые, как ожидается, будут иметь наибольшие перспективы для извлечения выгоды для компании относительно необходимых инвестиций.

При разработке стандарта целью было бы определить конкретные шаги. Например, настройка оборудования, постобработка, мониторинг и контроль окружающей среды. И настройки переменных процесса.

То есть те настройки, которые выполняются каждый раз, когда шаг в процесс AM, который ваша организация будет использовать для достижения последовательного и повторяемого выполнения.

Этот подход может, по существу, потребовать экспериментов для определения желаемых шагов, последовательности и параметров настройки. Которые могут обеспечить организации желаемый результат. Будь то повторяемость, согласованность, качество, характеристики продукта или другие цели.

После проведения эксперимента и определения шагов, последовательности и параметров настройки детали будут задокументированы и сообщены персоналу и персоналу в качестве нового внутреннего стандарта компании.

Вообще говоря, такой подход требует, чтобы компания:

Определите потребность: определите триггеры и шаги в процессе, в котором компании нужен стандарт. То есть, где существует пробел.

Определите переменные и изолируйте их: например, определите доступные настройки принтера. Затем распечатайте с использованием каждой переменной. И измерьте результат, чтобы понять влияние настройки на печатаемую деталь.

Выразите свое видение успеха: сформулируйте гипотезу о том, что будет работать лучше всего. Какие проблемы необходимо преодолеть. И задокументируйте ожидаемый результат.

Планируйте сбор данных: определите, как вы будете измерять результаты каждого прохода вашего процесса и настройки переменных. Примером может служить определение того, как вы будете измерять соответствие вашей аддитивно изготовленной детали требованиям надежности. Или как вы планируете измерять влажность внутри принтера во время работы.

Проведите эксперимент: запустите эксперимент несколько раз, проверяя каждую переменную отдельно. И измерьте свои результаты.

Делайте наблюдения и выводы: анализируйте собранные данные, чтобы увидеть, какие настройки переменных обеспечивают лучший результат или наилучшим образом достигают ваших целей AM. Лучшие настройки могут стать вашим новым стандартом там, где отраслевых стандартов не существует.

Безусловно, такой подход может потребовать много времени и средств. Он требует кропотливого внимания к деталям. Более того, компания, которая разрабатывает такие внутренние стандарты, должна столкнуться с трудным выбором. Делиться ли такими стандартами с потенциальными конкурентами и более широким сообществом AM в духе вежливости или относиться к ним как к собственному?

Разработка внутренних стандартов может быть вашим единственным жизнеспособным вариантом. Несмотря на эти проблемы и решения. И, по сути, вполне может стать основой, на которой ваш процесс или продукт AM выделяется на рынке.

Путь вперед

Самые ранние корни AM уходят корнями в середину 1980-х годов. Подобным образом использование стандартов в приложениях AM началось не только в последние несколько лет.

Но кажется очевидным, что прилагаются согласованные усилия по организации ландшафта стандартов AM. И с растущим и широкомасштабным участием отрасли во всем мире этот импульс, вероятно, будет только сохраняться.

Конечно, все это не означает, что путь вперед будет легким или полностью без неудач. Каждая отрасль и приложение, вероятно, потребуют стандартов, отражающих их соответствующие потребности и клиентов.

Консенсус и согласованность потребуют некоторого времени. Как это поняли заинтересованные стороны в других новых технологиях. Например, таких как Интернет вещей.

По правде говоря, не может быть состояния абсолютной полноты, в котором стандарты AM не продолжали бы развиваться, чтобы отражать появляющиеся приложения, технологии и процессы.

Тем не менее, пусть не будет никаких сомнений. В том, что касается разработки стандартов AM, лодка точно вышла из порта.

По материалам www2.deloitte.com

Все о 3D-печати в нашем обзоре Рынок 3D-печати.

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook