Объединение стратегий и методов печати в массовом производстве по индивидуальному заказу

Производственные проблемы массовой кастомизации

Поскольку обрабатывающая промышленность развивается в сторону персонализации и кастомизации, мелкосерийное и многовариантное производство стало нормой. Традиционное массовое производство предполагает большие объемы продукции одного сорта и снижает затраты за счет эффекта масштаба. Производство по индивидуальному заказу – это полная противоположность. Каждый заказ имеет множество разновидностей, небольшое количество и сжатые сроки доставки. Технология 3D-печати стала идеальным выбором для массового производства по индивидуальному заказу, поскольку она не требует форм и имеет постоянную стоимость за штуку. Однако низкая эффективность печати единичных экземпляров ограничивает конкурентоспособность затрат. Появилась стратегия печати по слиянию частей. Размещая несколько деталей на одной печатной платформе, можно полностью использовать пространство для печати и значительно повысить эффективность производства и рентабельность.

Основной принцип объединенной печати

Суть объединенной печати заключается в оптимизации использования печатного пространства. Размер рабочей полости 3D-печатного оборудования фиксирован. Как расположить больше деталей в ограниченном пространстве — ключ к повышению эффективности. Традиционный прямоугольный набор текста прост, но занимает мало места. Интеллектуальные алгоритмы верстки позволяют выполнить оптимальную компоновку по форме деталей, увеличивая использование пространства на 30-50%. При верстке необходимо учитывать такие факторы, как минимальное расстояние между деталями, требования к пространству несущей конструкции и степень влияния термической деформации. Разные материалы имеют разную степень усадки, и при наборе текста необходимо сохранять соответствующее безопасное расстояние. Ориентация размещения деталей также очень важна, как для обеспечения качества печати, так и для учета использования пространства. Объединенная печать — это не только геометрическая задача, но и задача оптимизации процесса.

Алгоритмы и инструменты набора текста

Интеллектуальные инструменты набора текста являются основной поддержкой реализации объединенной печати. Современное программное обеспечение для набора текста использует передовые алгоритмы, такие как генетические алгоритмы, имитация отжига и оптимизация роя частиц, для автоматического поиска оптимальных решений макета. Пользователям нужно только импортировать модели деталей и требования к количеству, и программное обеспечение автоматически рассчитает лучший план компоновки. Расширенные функции включают в себя: поддержку смешанной компоновки различных деталей, автоматическое вращение для поиска оптимальной ориентации, отображение использования пространства в реальном времени и оценку времени печати и расхода материала. Некоторое программное обеспечение также поддерживает планирование партий, автоматически распределяя детали по различным партиям в зависимости от приоритета поставки и производственной мощности. Оптимизация набора текста на основе данных фиксирует исторические эффекты набора текста, продолжает обучение и совершенствование и постепенно повышает эффективность набора текста. Облачная служба набора текста снимает ограничения локальных вычислительных ресурсов, а набор сложных пакетов можно выполнить за несколько минут.

Оптимизация параметров процесса

Печать слиянием изменила условия процесса традиционной печати единичных изделий, и параметры процесса необходимо соответствующим образом корректировать. Во-первых, это контроль температуры печати. Когда одновременно печатается несколько деталей, общее тепловложение увеличивается. Необходимо соответствующим образом снизить температуру печати или увеличить интенсивность охлаждения, чтобы избежать перегрева и деформации деталей. Во-вторых, это проектирование несущей конструкции. При объединении и печати опоры соседних частей могут мешать друг другу, и необходимо принять более эффективную стратегию поддержки, например древовидные или конические опоры. Третье — планирование пути печати, оптимизация последовательности печати для сокращения времени простоя и повышения эффективности печати. Четвертый — контроль времени между слоями, чтобы гарантировать, что время межслойного охлаждения каждой детали является достаточным, чтобы избежать плохого межслоевого соединения. Пятое — эффективность постобработки. Объединение напечатанных деталей требует унификации процесса постобработки, чтобы сократить время обработки одной детали. Оптимизация процессов требует максимизации эффективности при обеспечении качества.

Анализ затрат и выгод

Затраты и выгоды от комбинированной печати отражаются во многих аспектах. Улучшается загрузка оборудования, а количество деталей, которые может производить одна единица оборудования в день, увеличивается на 50-100%. Улучшается коэффициент использования материала, оптимизация компоновки уменьшает количество вспомогательных материалов, а стоимость материалов снижается на 10-20%. Повышение производительности труда, сокращение операций подготовки к запуску и постобработки при печати штучных изделий, а также снижение трудозатрат на 30-50%. Повышается энергоэффективность, непрерывная печать уменьшает количество запусков и остановок оборудования, а потребление энергии снижается на 15-25%. Если взять в качестве примера компанию по производству индивидуальных деталей, то после реализации стратегии объединенной печати себестоимость производства одной детали упала с 85 юаней до 52 юаней, то есть на 38,8%. Производственная мощность была увеличена со 120 штук до 210 штук в день, а производственная мощность увеличилась на 75%. Производственный цикл сократился в среднем с 5 дней до 3 дней, а удовлетворенность клиентов значительно повысилась. Объединение стратегий печати стало основной конкурентоспособностью массового производства по индивидуальному заказу.