Применение концепции аддитивных технологий и бионического дизайна при проектировании и производстве автокомпонентов

Введение. Аддитивные технологии, представляющие реальную альтернативу традиционным методам изготовления, позволяют изготавливать конструкции со сверхсложной контурной геометрией и топологией и обеспечивают предсказуемые и повторяемые результаты по размеру, морфологии и распределению пустот[3].

Изначально технологии 3D-печати были ориентированы на создание пластиковых прототипов для тестирования. На сегодняшний день аддитивное производство – это полноценное производство готовых продуктов, в том числе из металлических, керамических и композиционных материалов.

В промышленности используют стохастические и упорядоченные полые структуры, имеющие малый вес, высокую прочность и термостойкость, большую удельную поверхность и эластичность, низкую плотность[1]. Несмотря на выгодное сочетание разных свойств полых структур производство их традиционными способами - спеканием порошков, литьем в песчаные формы и по полимерным моделям, диффузионной сваркой, гофрированием, штамповкой, гибкой и др. - имеет целый ряд существенных недостатков:

традиционные методы производства не позволяют сочетать макро- и мезоструктуры, т.е. ячейки различных размеров и топологий;

в ряде случаев отдельные производственные процессы (различные виды литья) оказываются слишком затратными в финансовом отношении, а качество конечного продукта недостаточного уровня (большая пористость, низкая жесткость);

применительно к стохастическим полым структурам невозможно обеспечить предсказуемые и повторяемые результаты по размеру, морфологии и распределению пустот;

по упорядоченным полым структурам существующие производственные процессы ограничивают инженеров, поскольку они вынуждены иметь дело лишь с заранее предопределенными мезоструктурой, материалами и макроструктурой, в результате чего невозможно создать дизайн, максимально адекватный нескольким целям .

Изготовление полых структур с помощью аддитивных технологий позволяет снизить вес конечных изделий и сохранить или получить более высокие показатели механических свойств [4].

Современные программные системы позволяют эффективно соединять твердотельные структуры с переменными объемами полостей непосредственно внутри конструкций. Модели Soft Kill и Hard Kill Option позволили получить «укрупненный» оптимальный дизайн, новые методы дали возможность осуществить оптимизацию в деталях[2].

Цель исследования. Провести анализ преимуществ, недостатков и перспектив рыночного использования аддитивных технологий в Узбекской экономике.

Материалы и методы исследования. Реализация исследовательских задач была достигнута на основе использования контент-анализа, анализа статистических данных, сравнительного анализа, описательного метода, методов запроса интернет-аналитики.

Результаты исследования. Классическая теория менеджмента началась с общих функций и принципов, разработанных А. Файолем. В настоящее время развитие менеджмента осуществляется в следующих направлениях:

• 1)    создание новых концепций, таких как управление знаниями и интеллектуальным капиталом организации, бережливое производство и пр.;

• 2)    отраслевая специализация и видовая дифференциация, т.е. такая теория является практико-ориентированной.

Создание теории управления внедрением аддитивных технологий относится ко второму направлению развития менеджмента и направлено на удовлетворение потребностей менеджеров и специалистов реального сектора экономики в системных и технологичных знаниях в конкретной предметной области.

В передовых зарубежных странах ученые также указывают на недостаточную теоретико-методологическую обеспеченность аддитивного производства. В частности, они отмечают, что необходимо обратить внимание на следующие вопросы менеджмента аддитивного производства:

• -    управление качеством;

• -    оперативное планирование;

• -    снабженческая и сбытовая логистика;

• -    стратегическое планирование;

• -    экологический менеджмент;

• -    управление издержками [15, 16].

2.Воронцова, О. В. Инновации на развивающихся рынках / О. В. Воронцова // Производственный менеджмент: теория, методология, практика. - Новосибирск : Центр развития научного сотрудничества, 2016. 3.Гибсон, Я. Технологии аддитивного производства: пер. с англ. / Я. Гибсон, Д. Розен, Б. Стакер. - М.: Техносфера, 2016. - 656 с. 4.Черникова, С. А. Технологический менеджмент : метод. указания / С. А. Черникова, О. В. Шакирова. - Пермь : ПГСХА, 2014.

Следует отметить особенности такой исследовательской работы: она имеет проектный характер и предполагает получение практических результатов с максимальной степенью использования информационных технологий. Например, управление качеством изготовления изделий становится весьма актуальным, так как передовые зарубежные компании поставляют не запчасти своих изделий потребителям, а их компьютерные 3Б-модели для печати запчастей самими потребителями, не обладающими большим опытом в аддитивном производстве. Для решения этой проблемы инициируется исследовательский проект, целью которого является «сделать процессы 3Б-печати безопаснее и лучше». В результате с использованием информационных технологий разрабатывается процесс производства со встроенной системой обеспечения качества. При производстве изделия контролируются и собираются соответствующие параметры процесса, такие как влажность воздуха, комнатная температура, вибрация и т.д. Эти данные связываются с другой информацией, относящейся к качеству, например состоянием производственной системы предприятия, характеристиками состава сырья, для того чтобы учесть это в процессе производства [16]. Таким образом, осуществляется не просто создание новой теории, а ее интеллектуальное встраивание в конкретные операционные процессы.

Применение в промышленности материалов, получаемых по аддитивным технологиям, является перспективным и находит все большее распространение. В то же время, их использование в качестве конструкционных материалов подразумевает соответствие их физикомеханических, технологических, эксплуатационных и др. свойств аналогичным характеристикам материалов, получаемых традиционными способами (прокат, литье и др.).

Вывод. Полученные результаты можно объяснить тем, что структура сортового материала более вязкая, чем у материала, полученного по аддитивной технологии.

Таким образом, можно сделать вывод об острой необходимости ликвидации указанных «белых пятен» в теории экономики и менеджмента с возможностью быстрого перевода теоретических результатов в практическое русло.