Адытыўная вытворчасць, таксама вядомая як 3D-друк, працягвала развівацца на працягу амаль 35 гадоў з моманту яе камерцыйнага выкарыстання.Аэракасмічная, аўтамабільная, абаронная, энергетычная, транспартная, медыцынская, стаматалагічная і спажывецкая прамысловасць выкарыстоўваюць адытыўнае вытворчасць для шырокага спектру прымянення.
З такім шырокім распаўсюджваннем становіцца відавочным, што адытыўная вытворчасць не з'яўляецца універсальным рашэннем.Згодна з тэрміналагічным стандартам ISO/ASTM 52900, амаль усе камерцыйныя сістэмы вытворчасці дабавак адносяцца да адной з сямі катэгорый працэсаў.Сюды ўваходзяць экструзія матэрыялу (MEX), фотапалімерызацыя ў ванне (VPP), плаўленне парашковага пласта (PBF), распыленне злучнага рэчыва (BJT), распыленне матэрыялу (MJT), накіраванае энергетычнае нанясенне (DED) і ламініраванне лістоў (SHL).Тут яны адсартаваны па папулярнасці на аснове адзінкавых продажаў.
Усё большая колькасць спецыялістаў галіны, у тым ліку інжынераў і менеджэраў, вывучаюць, калі адытыўная вытворчасць можа дапамагчы палепшыць прадукт або працэс, а калі не.Гістарычна склалася так, што асноўныя ініцыятывы па ўкараненні адытыўнай вытворчасці зыходзілі ад інжынераў, якія маюць вопыт працы з гэтай тэхналогіяй.Кіраўніцтва бачыць больш прыкладаў таго, як адытыўная вытворчасць можа павысіць прадукцыйнасць, скараціць тэрміны выканання і стварыць новыя магчымасці для бізнесу.AM не заменіць большасць традыцыйных формаў вытворчасці, але стане часткай арсенала прадпрымальніка па распрацоўцы прадуктаў і вытворчых магчымасцей.
Адытыўная вытворчасць мае шырокі спектр прымянення - ад мікрафлюідыкі да буйнамаштабнага будаўніцтва.Перавагі AM вар'іруюцца ў залежнасці ад галіны, прымянення і неабходнай прадукцыйнасці.Арганізацыі павінны мець важкія прычыны для ўкаранення AM, незалежна ад варыянту выкарыстання.Найбольш распаўсюджанымі з'яўляюцца канцэптуальнае мадэляванне, праверка дызайну і праверка прыдатнасці і функцыянальнасці.Усё больш і больш кампаній выкарыстоўваюць яго для стварэння інструментаў і прыкладанняў для масавай вытворчасці, у тым ліку для распрацоўкі заказных прадуктаў.
Для аэракасмічнага прымянення вага з'яўляецца галоўным фактарам.Па дадзеных Цэнтра касмічных палётаў імя Маршала НАСА, вываз грузу вагой 0,45 кг на калязямную арбіту каштуе каля 10 000 долараў.Памяншэнне вагі спадарожнікаў можа зэканоміць на выдатках на запуск.На далучаным малюнку паказана металічная частка AM Swissto12, якая аб'ядноўвае некалькі хваляводаў у адну частку.З AM вага зніжаецца да менш чым 0,08 кг.
Адытыўная вытворчасць выкарыстоўваецца ва ўсім ланцужку стварэння кошту ў энергетычнай прамысловасці.Для некаторых кампаній бізнес-абгрунтаванне выкарыстання AM заключаецца ў хуткай ітэрацыі праектаў для стварэння найлепшага прадукту ў самыя кароткія тэрміны.У нафтавай і газавай прамысловасці пашкоджаныя дэталі або вузлы могуць каштаваць тысячы долараў і больш у выглядзе страты прадукцыйнасці за гадзіну.Выкарыстанне AM для аднаўлення аперацый можа быць асабліва прывабным.
Буйны вытворца сістэм DED MX3D выпусціў прататып прылады для рамонту труб.Па дадзеных кампаніі, пашкоджаны трубаправод можа каштаваць ад 100 000 да 1 000 000 еўра (113 157 - 1 131 570 долараў) у дзень.Прыстасаванне, паказанае на наступнай старонцы, выкарыстоўвае дэталь з ЧПУ ў якасці рамы і выкарыстоўвае DED для зваркі акружнасці трубы.AM забяспечвае высокую хуткасць нанясення з мінімальнымі адходамі, а ЧПУ забяспечвае неабходную дакладнасць.
У 2021 годзе на нафтавай платформе TotalEnergies у Паўночным моры быў усталяваны надрукаваны на 3D-прынтары водны корпус.Вадзяныя кашулі з'яўляюцца найважнейшым элементам, які выкарыстоўваецца для кантролю здабычы вуглевадародаў у свідравінах, якія будуюцца.У гэтым выпадку перавагі выкарыстання адытыўнай вытворчасці заключаюцца ў скарачэнні часу выканання работ і зніжэнні выкідаў на 45% у параўнанні з традыцыйнымі каванымі вадзянымі кашулямі.
Іншы бізнес-кейс для адытыўнай вытворчасці - скарачэнне дарагога інструмента.Phone Scope распрацавала адаптары для дыгіскапіі для прылад, якія падключаюць камеру вашага тэлефона да тэлескопа або мікраскопа.Кожны год выпускаюцца новыя тэлефоны, што патрабуе ад кампаній выпуску новай лінейкі адаптараў.Выкарыстоўваючы AM, кампанія можа зэканоміць грошы на дарагіх інструментах, якія неабходна замяніць пры выпуску новых тэлефонаў.
Як і ў выпадку з любым працэсам або тэхналогіяй, адытыўная вытворчасць не павінна выкарыстоўвацца, бо яна лічыцца новай або іншай.Гэта робіцца для паляпшэння працэсаў распрацоўкі прадукту і/або вытворчасці.Гэта павінна дадаць каштоўнасць.Прыклады іншых бізнес-кейсаў ўключаюць нестандартныя прадукты і масавую кастомізацыю, складаную функцыянальнасць, інтэграваныя дэталі, меншы матэрыял і вагу, а таксама палепшаную прадукцыйнасць.
Каб AM рэалізавала свой патэнцыял росту, неабходна вырашыць праблемы.Для большасці вытворчых прыкладанняў працэс павінен быць надзейным і ўзнаўляемым.Дапамогуць наступныя метады аўтаматызацыі выдалення матэрыялу дэталяў і апор і пост-апрацоўкі.Аўтаматызацыя таксама павялічвае прадукцыйнасць і зніжае кошт дэталі.
Адной з абласцей, якія ўяўляюць найбольшую цікавасць, з'яўляецца аўтаматызацыя пост-апрацоўкі, напрыклад выдаленне парашка і аздабленне.Аўтаматызуючы працэс масавай вытворчасці прыкладанняў, адна і тая ж тэхналогія можа паўтарацца тысячы разоў.Праблема ў тым, што канкрэтныя метады аўтаматызацыі могуць адрознівацца ў залежнасці ад тыпу дэталі, памеру, матэрыялу і працэсу.Напрыклад, пост-апрацоўка аўтаматызаваных зубных каронак моцна адрозніваецца ад апрацоўкі дэталяў ракетных рухавікоў, хоць абодва могуць быць выраблены з металу.
Паколькі дэталі аптымізаваны для AM, часта дадаюцца больш прасунутыя функцыі і ўнутраныя каналы.Для PBF галоўная мэта - выдаліць 100% парашка.Кампанія Solukon вырабляе аўтаматычныя сістэмы выдалення парашка.Кампанія распрацавала тэхналогію пад назвай Smart Powder Recovery (SRP), якая круціць і вібруе металічныя дэталі, якія ўсё яшчэ прымацаваныя да будаўнічай пласціны.Кручэнне і вібрацыя кантралююцца мадэллю CAD дэталі.За кошт дакладнага перамяшчэння і ўстрэсвання частак захоплены парашок цячэ амаль як вадкасць.Гэтая аўтаматызацыя скарачае ручную працу і можа палепшыць надзейнасць і ўзнаўляльнасць выдалення парашка.
Праблемы і абмежаванні ручнога выдалення парашка могуць абмежаваць жыццяздольнасць выкарыстання АМ для масавай вытворчасці, нават у невялікіх колькасцях.Сістэмы выдалення металічнага парашку Solukon могуць працаваць у інэртнай атмасферы і збіраць нявыкарыстаны парашок для паўторнага выкарыстання ў машынах AM.Кампанія Solukon правяла апытанне кліентаў і апублікавала даследаванне ў снежні 2021 года, якое паказала, што дзвюма самымі вялікімі праблемамі з'яўляюцца гігіена працы і ўзнаўляльнасць.
Ручное выдаленне парашка са смаляных структур PBF можа заняць шмат часу.Такія кампаніі, як DyeMansion і PostProcess Technologies, ствараюць сістэмы пост-апрацоўкі для аўтаматычнага выдалення парашка.Шмат дэталяў адытыўнай вытворчасці можна загрузіць у сістэму, якая інвертуе і выкідвае асяроддзе для выдалення лішку парашка.HP мае ўласную сістэму, якая, як кажуць, выдаляе парашок з камеры зборкі Jet Fusion 5200 за 20 хвілін.Сістэма захоўвае нерасплаўлены парашок у асобным кантэйнеры для паўторнага выкарыстання або перапрацоўкі ў іншых мэтах.
Кампаніі могуць выйграць ад аўтаматызацыі, калі яе можна прымяніць да большасці этапаў пост-апрацоўкі.DyeMansion прапануе сістэмы для выдалення парашка, падрыхтоўкі паверхні і афарбоўкі.Сістэма PowerFuse S загружае дэталі, прапарвае гладкія дэталі і выгружае іх.Кампанія прадастаўляе стэлаж з нержавеючай сталі для падвешвання дэталяў, які робіцца ўручную.Сістэма PowerFuse S можа вырабляць паверхню, падобную на форму для ліцця пад ціскам.
Самая вялікая праблема, якая стаіць перад галіной, - гэта разуменне рэальных магчымасцей, якія можа прапанаваць аўтаматызацыя.Калі трэба вырабіць мільён палімерных дэталяў, лепшым рашэннем могуць быць традыцыйныя працэсы ліцця або фармавання, хоць гэта залежыць ад дэталі.AM часта даступны для першага вытворчага запуску пры вытворчасці і выпрабаванні інструментаў.З дапамогай аўтаматызаванай пост-апрацоўкі можна надзейна і ўзнаўляльна вырабляць тысячы дэталяў з дапамогай AM, але гэта залежыць ад канкрэтных дэталяў і можа запатрабаваць спецыяльнага рашэння.
AM не мае ніякага дачынення да прамысловасці.Многія арганізацыі прадстаўляюць цікавыя вынікі даследаванняў і распрацовак, якія могуць прывесці да належнага функцыянавання прадуктаў і паслуг.У аэракасмічнай прамысловасці Relativity Space вырабляе адну з найбуйнейшых сістэм вытворчасці металічных дабавак з выкарыстаннем запатэнтаванай тэхналогіі DED, якая, як спадзяецца кампанія, будзе выкарыстоўвацца для вытворчасці большасці яе ракет.Яго ракета Terran 1 можа даставіць 1250 кг карыснай нагрузкі на нізкую калязямную арбіту.Relativity плануе запусціць выпрабавальную ракету ў сярэдзіне 2022 года і ўжо плануе больш буйную шматразовую ракету пад назвай Terran R.
Ракеты Terran 1 і R ад Relativity Space - гэта інавацыйны спосаб перагледзець тое, як могуць выглядаць будучыя касмічныя палёты.Дызайн і аптымізацыя для адытыўнай вытворчасці выклікалі цікавасць да гэтай распрацоўкі.Кампанія сцвярджае, што гэты метад дазваляе скараціць колькасць дэталяў у 100 разоў у параўнанні з традыцыйнымі ракетамі.Кампанія таксама сцвярджае, што можа вырабляць ракеты з сыравіны на працягу 60 дзён.Гэта выдатны прыклад аб'яднання многіх частак у адну і значнага спрашчэння ланцужка паставак.
У стаматалагічнай прамысловасці адытыўная вытворчасць выкарыстоўваецца для вырабу каронак, мастоў, хірургічных свідравальных шаблонаў, частковых пратэзаў і элайнеров.Align Technology і SmileDirectClub выкарыстоўваюць 3D-друк для вытворчасці дэталяў для тэрмафармавання празрыстых пластыкавых элайнераў.Кампанія Align Technology, вытворца прадукцыі пад маркай Invisalign, выкарыстоўвае многія сістэмы фотапалімерызацыі ў ваннах 3D Systems.У 2021 годзе кампанія заявіла, што з моманту атрымання адабрэння FDA ў 1998 годзе яна пралячыла больш за 10 мільёнаў пацыентаў. Калі тыповае лячэнне пацыента складаецца з 10 элайнераў, што з'яўляецца нізкай ацэнкай, кампанія вырабіла 100 мільёнаў і больш дэталяў AM.Часткі з FRP цяжка перапрацаваць, таму што яны термореактивные.SmileDirectClub выкарыстоўвае сістэму HP Multi Jet Fusion (MJF) для вытворчасці тэрмапластычных дэталяў, якія можна перапрацаваць для іншых прымянення.
Гістарычна VPP не магла вырабляць тонкія, празрыстыя дэталі з уласцівасцямі трываласці для выкарыстання ў якасці артадантычных прыстасаванняў.У 2021 годзе LuxCreo і Graphy выпусцілі магчымае рашэнне.Па стане на люты Graphy мае дазвол FDA на прамую 3D-друк стаматалагічных прылад.Калі вы друкуеце іх непасрэдна, скразны працэс лічыцца карацейшым, прасцейшым і патэнцыйна менш затратным.
Ранняя распрацоўка, якая прыцягнула вялікую ўвагу СМІ, - гэта выкарыстанне 3D-друку для буйнамаштабнага будаўніцтва, напрыклад, жылля.Часта сцены дома друкуюць метадам экструзіі.Усе астатнія часткі дома былі зроблены з выкарыстаннем традыцыйных метадаў і матэрыялаў, у тым ліку падлогі, столі, дахі, лесвіцы, дзверы, вокны, бытавая тэхніка, шафы і стальніцы.3D-друкаваныя сцены могуць павялічыць выдаткі на пракладку электрычнасці, асвятлення, сантэхнікі, паветраводаў і вентыляцыйных адтулін для ацяплення і кандыцыянавання паветра.Ўнутраная і знешняя аздабленне бетоннай сцяны складаней, чым пры традыцыйнай канструкцыі сцен.Мадэрнізацыя дома з дапамогай 3D-друкаваных сцен таксама з'яўляецца важным момантам.
Даследчыкі Нацыянальнай лабараторыі Ок-Рыдж вывучаюць, як назапашваць энергію ў 3D-друкаваных сценах.Устаўляючы трубы ў сцяну падчас будаўніцтва, вада можа цячы праз яе для ацяплення і астуджэння. Гэты навукова-даследчы праект цікавы і наватарскі, але ўсё яшчэ знаходзіцца на ранняй стадыі распрацоўкі. Гэты навукова-даследчы праект цікавы і наватарскі, але ўсё яшчэ знаходзіцца на ранняй стадыі распрацоўкі.Гэты даследчы праект цікавы і наватарскі, але ён усё яшчэ знаходзіцца на ранняй стадыі распрацоўкі.Гэты даследчы праект цікавы і наватарскі, але ўсё яшчэ знаходзіцца на ранняй стадыі распрацоўкі.
Большасць з нас яшчэ не знаёмыя з эканомікай 3D-друку будаўнічых дэталяў або іншых буйных аб'ектаў.Тэхналогія была выкарыстана для вырабу масткоў, навесаў, паркавых лавак і дэкаратыўных элементаў для будынкаў і вонкавага асяроддзя.Мяркуецца, што перавагі адытыўнай вытворчасці ў невялікіх маштабах (ад некалькіх сантыметраў да некалькіх метраў) адносяцца і да буйнамаштабнай 3D-друку.Асноўныя перавагі выкарыстання адытыўнай вытворчасці ўключаюць стварэнне складаных формаў і функцый, памяншэнне колькасці дэталяў, памяншэнне матэрыялу і вагі і павелічэнне прадукцыйнасці.Калі AM не дадае каштоўнасці, яго карыснасць варта паставіць пад сумнеў.
У кастрычніку 2021 года Stratasys набыла астатнія 55% акцый Xaar 3D, даччынай кампаніі брытанскага вытворцы прамысловых струменевых друкарак Xaar.Палімерная тэхналогія PBF ад Stratasys пад назвай Selective Absorbion Fusion заснавана на струйных друкуючых галоўках Xaar.Машына Stratasys H350 канкуруе з сістэмай HP MJF.
Купля Desktop Metal была ўражлівай.У лютым 2021 года кампанія набыла Envisiontec, даўняга вытворцы сістэм прамысловай адытыўнай вытворчасці.У маі 2021 года кампанія набыла Adaptive3D, распрацоўшчыка гнуткіх палімераў VPP.У ліпені 2021 года Desktop Metal набыла Aerosint, распрацоўшчыка працэсаў нанясення парашковага пакрыцця з некалькіх матэрыялаў.Самае буйное набыццё адбылося ў жніўні, калі Desktop Metal купіла канкурэнта ExOne за 575 мільёнаў долараў.
Набыццё ExOne кампаніяй Desktop Metal аб'ядноўвае двух вядомых вытворцаў металічных сістэм BJT.Увогуле, тэхналогія яшчэ не дасягнула таго ўзроўню, пра які лічаць многія.Кампаніі працягваюць вырашаць такія праблемы, як паўтаральнасць, надзейнасць і разуменне першапрычыны праблем па меры іх узнікнення.Нягледзячы на ​​​​гэта, калі праблемы будуць вырашаны, у тэхналогіі яшчэ ёсць магчымасць выйсці на больш буйныя рынкі.У ліпені 2021 года 3DEO, пастаўшчык паслуг, які выкарыстоўвае запатэнтаваную сістэму 3D-друку, заявіў, што адправіў кліентам адну мільённую частку.
Распрацоўшчыкі праграмнага забеспячэння і воблачных платформ заўважылі значны рост у індустрыі адытыўнай вытворчасці.Гэта асабліва дакладна для сістэм кіравання прадукцыйнасцю (MES), якія адсочваюць ланцужок стварэння кошту AM.Кампанія 3D Systems пагадзілася набыць Oqton у верасні 2021 года за 180 мільёнаў долараў.Кампанія Oqton, заснаваная ў 2017 годзе, прапануе воблачныя рашэнні для паляпшэння працоўнага працэсу і павышэння эфектыўнасці AM.Кампанія Materialize набыла Link3D у лістападзе 2021 года за 33,5 мільёна долараў.Як і Oqton, воблачная платформа Link3D адсочвае працу і спрашчае працоўны працэс AM.
Адным з апошніх набыткаў у 2021 годзе з'яўляецца набыццё Wohlers Associates кампаніяй ASTM International.Разам яны працуюць над тым, каб выкарыстоўваць брэнд Wohlers для падтрымкі больш шырокага распаўсюджвання AM ва ўсім свеце.Праз ASTM AM Center of Excellence Wohlers Associates будзе працягваць выпускаць справаздачы Wohlers і іншыя публікацыі, а таксама прадастаўляць кансультацыйныя паслугі, аналіз рынку і навучанне.
Індустрыя адытыўнай вытворчасці паспела, і многія галіны выкарыстоўваюць гэтую тэхналогію для шырокага спектру прымянення.Але 3D-друк не заменіць большасць іншых формаў вытворчасці.Замест гэтага ён выкарыстоўваецца для стварэння новых відаў прадукцыі і бізнес-мадэляў.Арганізацыі выкарыстоўваюць AM для памяншэння вагі дэталяў, скарачэння тэрмінаў пастаўкі і выдаткаў на інструменты, а таксама для павышэння персаналізацыі прадукту і прадукцыйнасці.Чакаецца, што індустрыя адытыўнай вытворчасці працягне сваю траекторыю росту са з'яўленнем новых кампаній, прадуктаў, паслуг, прыкладанняў і варыянтаў выкарыстання, часта з шалёнай хуткасцю.