增材制造可显着降低零件数量

制造商可以通过使用3D打印来减少产品和组件中的零件总数，从而提高生产率。设计复杂的产品(或装配)总是会带来挑战。创建一个需要尽可能少的部件的设计 - 同时保留全部功能 - 可能更具挑战性。一般而言，减少组件中的组件数量有助于更好的制造过程 - 这对于所有制造来说都是必不可少的。但是，在使用传统流程的同时执行零件数减少练习只会减少零件数量。

将添加剂制造添加到生产组合中可以减少部件数量的步骤变化，同时提供从一开始就不常见的多种商业利益。然而，最大化效果需要改变设计的思维过程和对增材制造的理解。制造商通常在3D打印专家的帮助下成功实现这一目标。Atlantic Design&Manufacturing是东海岸领先的设计工程师贸易展，提供最新的3D打印，自动化和CAD / CAM软件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他数百种软件。

在传统流程下，组装可能需要多个设计工程师 - 通常遍布全球，可能在不同的组织中，并且可能在多个CAD平台上工作。部件的制造可能需要使用多个数据集的多个源。零件和组装的检查将是频繁的，并且成品组件的维护可能需要多个修理源和许多部件在箱中或按顺序。将添加剂添加到混合物中使得相同的组件通常可以作为单个整体部件生产 - 包括金属和塑料。它还通过单一设计，生产，制造，检查和维护来简化整个设计和供应链

通过成功的设计，您可以生成单个功能部件 - 意味着一个数字CAD文件，所涉及的设计工程师明显更少。制造业现在只有一个来源，一个数据源，供应链和零件质量的失败点都少得多。现在有一个检测源，显着改善了公差，几乎没有公差堆叠。通过提供一个维修源并立即访问零件来转换维护。如果3D打印部件有任何延迟，则后退订单应该是几天，而不是几周或几个月。

使用添加剂减少零件数量可以更快地提供零件，优化的重量和专为真正的功能而设计。单个集成部件可通过集成功能提供极大改进的性能，这是传统制造技术无法实现的。还有更少的故障点，如果设计正确，大大改善了更换或大修之间的平均时间。此外，您的供应链刚刚从50家供应商转变为少数几家，同时降低了与装配工作相关的人工成本。您的零件清单，BOM和PLM数据也得到了简化。

提高收入虽然上述所有因素都可以改变您的底线成本，但使用增材制造减少零件数也可以改变您的收入。例如，通过更好的部件更快地满足客户的需求，您现在可以更快地将产品推向市场并获得利润。更灵活的供应链意味着您可以更轻松地维修和维护产品，保持客户满意并邀请重复业务。

每当我与客户就此主题进行交流时，一旦我们完成了一些示例，我就能很快看到灯泡的瞬间。工业设计师和工程师几乎需要抛弃旧的想法，“我将如何在钣金中做到这一点?”并开始想象，“完美的部件会是什么样子?”更常见的是，随着传统的卸扣被移除，部件数量减少是一种自然的有机过程。通过增材制造，您可以包括集成的共形冷却通道或液压输送管线。其他功能，只是因为传统的制造要求，可以删除。

思维添加剂作为解决方案

让我们来看看欧洲灯泡制造商的石英燃烧器系统。下面显示的原始组装焊件有20个零件，组装起来很棘手，生命周期大约为6个月。我们在比利时的团队与客户合作，在我们的3D打印机上创建了一个用Ni718材料进行3D打印的单片零件。结果真的卖得自己：

零件数减少 - 20：1

生产时间减少75%

材料量减少50%

成本效益提高60%

平均故障间隔时间(MTBF)提高3倍

该部件寿命的3倍改进是通过材料体积减小，距离燃烧气体小于1mm的共形冷却通道以及使用Inconel材料来提高耐热性的组合。

通过塑料添加剂也可以减少部件数量，同样的方法也可以发挥作用。这种真空成型的管道需要16个部件加上粘合剂才能在塑料3D打印之前进行组装。通过将零件组合成一个零件，客户可以生产零件，减少劳动力需求，无需加工。这消除了装配错误的风险，并创造了更好，更轻的产品。

我们最近与客户一起研究的赛车排气是另一个很好的例子。在下图的左侧，您将看到用于组装排气装置的大约20个钣金零件，包括许多液压成型零件 - 每个零件都需要单独的工具和很长的装配时间。在右侧，您将看到在我们的金属3D打印机上使用XHP-Ti打印的单个整体部件。

与通常生产组件通常需要的周数相比，仅在23小时内打印出另一个3D。使用单个CAD数据文件，设计时间从6周减少到6天。拆除装配错误，并将装配检查减少到一次检查。焊接不需要固定装置，典型的壁厚为0.5 mm，比原装制造的排气装置轻约25%。

可以说，几乎所有的制造业务都可以通过使用增材制造来减少零件数量。所需要的只是你的CAD系统和一位设计工程师说：“怎么办?”

Colin Blain是3D Systems的主要高级应用工程师，专门从事添加剂制造设计。虽然他在英国工作，但他是3D Systems全球应用