Проблемы применения аддитивных технологий для изготовления запасных деталей машин

Abstract

Аддитивные технологии могут эффективно применяться для изготовления запчастей, необходимых для внеплановых ремонтов машин, вызванных их внезапными отказами, особенно если простои машин из-за отказов приводят к значительным производственным потерям. Однако до сих пор изготовление запчастей с помощью этих технологий не получило большого распространения, что обусловлено рядом проблем, анализу которых посвящена данная статья. В статье выполнен обзор разных видов аддитивных технологий, рассмотрены особенности изготовления деталей машин из металлов и полимеров с их помощью. Обсуждены причины, сдерживающие широкое применение аддитивных технологий для изготовления запчастей, в том числе, высокая стоимость 3D-принтеров и строительных материалов, ограниченные функциональные возможности 3D-принтеров и ограниченный спектр строительных материалов. Описана методология оценки экономической эффективности приобретения запчастей, изготавливаемых с применением аддитивных технологий, основу которой составляет методика сравнительной оценки затрат, связанных с ремонтом, предполагающим приобретение запчастей, изготавливаемых по разным вариантам с помощью как аддитивных, так и традиционных технологий. По результатам этой оценки принимается решение о целесообразности применения аддитивных технологий для изготовления запчастей по одному из вариантов, для которого затраты, связанные с ремонтом, оказываются наименьшими. Рассмотрены частные случаи принятия такого решения – исходя из критериев минимизации покупной стоимости запчастей и минимизации длительности их изготовления. Первый случай имеет место, когда требуемая запчасть обычно поставляется не индивидуально, а в составе узла или в комплекте с другими запчастями, причем покупная стоимость узла или комплекта намного больше покупной стоимости отдельной запчасти, изготавливаемой с помощью аддитивных технологий; второй – когда длительность простоя, связанного с приобретением запчасти, изготавливаемой по обычным технологиям, намного больше длительности простоя, связанного с приобретением запчасти, изготавливаемой по аддитивным технологиям.

Адитивні технології можуть ефективно застосовуватися для виготовлення запчастин, необхідних для позапланових ремонтів машин, викликаних їх раптовими відмовами, особливо якщо простої машин із-за відмов призводять до значних виробничих втрат. Однак досі виготовлення запчастин за допомогою цих технологій не отримало великого поширення, що зумовлено рядом проблем, аналізу яких присвячена дана стаття. У статті виконано огляд різних видів адитивних технологій, розглянуто особливості виготовлення деталей машин з металів та полімерів з їх допомогою. Обговорено причини, що стримують широке застосування адитивних технологій для виготовлення запчастин, у тому числі, висока вартість 3Dпринтерів і будівельних матеріалів, обмежені функціональні можливості 3D-принтерів і обмежений спектр будівельних матеріалів. Описана методологія оцінки економічної ефективності придбання запчастин, що виготовляються з застосуванням адитивних технологій, основу якої становить методика порівняльної оцінки витрат, пов'язаних з ремонтом, передбачають придбання запчастин, що виготовляються за різними варіантами з допомогою як адитивних, так і традиційних технологій. За результатами цієї оцінки приймається рішення про доцільність застосування адитивних технологій для виготовлення запчастин по одному з варіантів, для якого витрати, пов'язані з ремонтом, виявляються найменшими. Розглянуто окремі випадки прийняття такого рішення – виходячи з критеріїв мінімізації купівельної вартості запчастин і мінімізації тривалості їх виготовлення. Перший випадок має місце, коли необхідна запасна частина зазвичай поставляється не індивідуально, а в складі вузла або в комплекті з іншими запчастинами, причому покупна вартість вузла або пристрою набагато більше покупної вартості окремої запчастини, що виготовляється за допомогою адитивних технологій; другий – коли тривалість простою, пов'язаного з придбанням запчастини, що виготовляу2цється за звичайними технологіями, набагато більше тривалості простою, пов'язаного з придбанням запчастини, що виготовляється за адитивним технологій.

Additive technology can be used effectively to manufacture spare parts required for unscheduled machine repairs caused by sudden machine failures, especially if machine downtime due to failures results in significant production losses. However, these technologies have not been widely used to date in the manufacture of spare parts, which is due to a number of problems that this article focuses on. The article reviews different types of additive technologies, considers the peculiarities of manufacturing machine parts from metals and polymers with their help. The reasons restraining wide application of additive technologies for manufacturing of spare parts, including high cost of 3D-printers and building materials, limited functionality of 3D-printers and limited spectrum of building materials are discussed. The methodology of estimation of economic efficiency of acquisition of the spare parts made with application of additive technologies which basis is made by a technique of a comparative estimation of the expenses connected with repair, assuming acquisition of the spare parts made on different variants by means of both additive, and traditional technologies is described. According to the results of this assessment, it is decided that it is expedient to use additive technologies for manufacturing of spare parts according to one of the variants, for which the costs associated with repair are the lowest. Individual cases of making such a decision - based on the criteria of minimizing the purchase price of spare parts and minimizing the duration of their manufacture - are considered. The first case occurs when the required part is usually delivered not individually, but as a part of a unit or in a set with other parts, and the purchase price of the unit or set is much higher than the purchase price of a separate part made with the help of additive technologies; the second case is when the duration of downtime associated with the purchase of a part made with conventional technologies is much longer than the duration of downtime associated with the purchase of spare parts made with additive technologies.