3D打印能否导致分布式制造?

2019-09-10 21:42   2次浏览

增材制造(AM),也称为3D打印,是制造领域的游戏规则改变者,可显著节省成本、时间和材料。在传统制造业中,零件集中在工厂大量生产,然后运往消费者那儿。但随着AM的增长,许多人怀疑这项技术是否会导致从这种集中模式转变为更加分散的模式,在这种模式中,不同地点的设施可以协调以满足生产需求。

来自卡内基梅隆大学工程与公共政策系(EPP)和里斯本大学的一组研究人员研究了增材制造技术为分布式制造做出的贡献。他们研究了AM是否会破坏这一核心模式,特别是在航空业备件方面,快速打印零件总比储存它们更具吸引力。

“我们的研究结果表明,3D打印可能不像有些人希望的那样有利于分布式制造。”EPP助理研究教授ParthVaishnav说。Vaishnav和他的同事们*近在《AdditiveManufacturing》杂志发表的一篇论文中提出,它更适用于从AM机器出来后不需要昂贵加工的非关键部件。

该团队还包括EPP教授EricaFuchs,里斯本大学教授JoanaMendona、荷兰埃因霍温科技大学的创新和创业助理教授JaimeBonnínRoca、EPP博士RiaLaureijs。该研究是卡内基梅隆葡萄牙计划的一部分,该计划是与卡内基梅隆和葡萄牙政府的国际合作伙伴关系,卡内基梅隆大学和葡萄牙大学、研究机构和公司在教育、研究和创新方面进行合作。

该团队指出,围绕AM在改变制造实践中的潜在作用的讨论在某些情况下被夸大了,特别是考虑其经济性时。在制造业中,公司选择将工厂设置在离市场和客户更近还是更远的地方,这会影响运输和库存成本。虽然分散的AM接近需要产品的地方可能会减少库存的需求,但有时需要非常昂贵的机器来处理从3D打印出来的零件,但它们仍然倾向于集中式制造。

为了弄清楚一系列影响如何影响3D打印在工业中的作用,研究团队使用成本和位置模型来估算航空业的供应链成本,这是一个已经3D打印了很多部件的行业。该团队发现,与分布式制造相比,传统的集中制造可能更具成本效益。只有在产量增加或零件加工需求减少的情况下,分散制造才有吸引力。

研究人员选择将研究重点放在非关键备件上,因为确保美国航空系统安全的联邦航空管理局只要求这些部件与现有部件等效,并满足必要的安全要求。分析中的一个关键假设是可以在单个3D打印机上打印许多不同类型的部件。

该团队得出结论,分散制造将对年产量合计为10000以内的非关键备件具有经济意义。该模型表明,即使3D打印机本身变得更便宜或更快,这种逻辑也不太可能改变。如果3D打印机的改进足以消除后处理步骤,那么分散式制造将在较低的产量下具有经济意义——但也只是达到数万个。更便宜的机器也意味着劳动力将占总成本的更大比例。这可以通过自动化机器来缓解,而这反过来又会影响就业。

增材制造具有巨大的潜力,研究人员鼓励公司和决策者认真对待,但不要以为它能与分布式制造密切相关。

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