A fabricazione additiva, cunnisciuta ancu cum'è stampa 3D, hà cuntinuatu à evoluzione per quasi 35 anni dapoi u so usu cummerciale. L'industrie aerospaziale, automobilistica, di difesa, energetica, di trasportu, medica, dentale è di cunsumu utilizanu a fabricazione additiva per una vasta gamma di applicazioni.
Cù una tale adozione diffusa, hè chjaru chì a fabricazione additiva ùn hè micca una suluzione unica. Sicondu a norma terminologica ISO/ASTM 52900, guasi tutti i sistemi cummerciali di fabricazione additiva rientranu in una di sette categurie di prucessu. Queste includenu l'estrusione di materiale (MEX), a fotopolimerizazione in bagnu (VPP), a fusione in lettu di polvere (PBF), a spruzzatura di legante (BJT), a spruzzatura di materiale (MJT), a deposizione di energia diretta (DED) è a laminazione di fogli (SHL). Quì sò urdinati per pupularità in basa à e vendite di unità.
Un numeru crescente di prufessiunali di l'industria, cumpresi ingegneri è dirigenti, stanu amparà quandu a fabricazione additiva pò aiutà à migliurà un pruduttu o un prucessu è quandu ùn pò micca. Storicamente, l'iniziative maiò per implementà a fabricazione additiva sò venute da ingegneri sperimentati cù a tecnulugia. A dirigenza vede più esempi di cumu a fabricazione additiva pò migliurà a produttività, riduce i tempi di consegna è creà nuove opportunità cummerciale. A fabricazione additiva ùn rimpiazzerà micca a maiò parte di e forme tradiziunali di fabricazione, ma diventerà parte di l'arsenale di sviluppu di prudutti è di capacità di fabricazione di l'imprenditore.
A fabricazione additiva hà una larga gamma d'applicazioni, da a microfluidica à a custruzzione à grande scala. I benefici di a fabricazione additiva varianu secondu l'industria, l'applicazione è e prestazioni richieste. L'urganisazioni devenu avè bone ragioni per implementà a fabricazione additiva, indipendentemente da u casu d'usu. E più cumuni sò a modellazione cuncettuale, a verificazione di u disignu è a verificazione di l'adeguatezza è di a funziunalità. Sempre più cumpagnie l'utilizanu per creà strumenti è applicazioni per a pruduzzione di massa, cumpresu u sviluppu di prudutti persunalizati.
Per l'applicazioni aerospaziali, u pesu hè un fattore maiò. Ci vole circa $ 10.000 per mette un carico utile di 0,45 kg in orbita terrestre, secondu u Marshall Space Flight Center di a NASA. Riduce u pesu di i satelliti pò risparmià nantu à i costi di lanciu. L'imagine allegata mostra una parte AM metallica Swissto12 chì combina parechje guide d'onda in una sola parte. Cù AM, u pesu hè riduttu à menu di 0,08 kg.
A fabricazione additiva hè aduprata in tutta a catena di valore in l'industria energetica. Per alcune cumpagnie, u casu cummerciale per l'usu di AM hè di iterà rapidamente i prughjetti per creà u megliu pruduttu pussibule in u più breve tempu pussibule. In l'industria petrolifera è di u gasu, e parti o l'assemblaggi dannighjati ponu custà migliaia di dollari o più in perdita di produttività per ora. L'usu di AM per restaurà l'operazioni pò esse particularmente attraente.
Un grande fabricatore di sistemi DED MX3D hà publicatu un prototipu di strumentu di riparazione di tubi. Una tubazione dannighjata pò custà trà 100.000 € è 1.000.000 € ($ 113.157- $ 1.131.570) à ghjornu, secondu a cumpagnia. L'apparecchiatura mostrata in a pagina dopu usa una parte CNC cum'è quadru è usa DED per saldà a circunferenza di u tubu. AM furnisce alti tassi di deposizione cù un sprecu minimu, mentre chì CNC furnisce a precisione necessaria.
In u 2021, un rivestimentu d'acqua stampatu in 3D hè statu installatu nantu à una piattaforma petrolifera TotalEnergies in u Mare di u Nordu. I giacchi d'acqua sò un elementu criticu utilizatu per cuntrullà u recuperu di l'idrocarburi in i pozzi in custruzzione. In questu casu, i benefici di l'usu di a fabricazione additiva sò tempi di consegna ridotti è emissioni ridotte di u 45% paragunatu à i giacchi d'acqua forgiati tradiziunali.
Un altru casu cummerciale per a fabricazione additiva hè a riduzione di l'utensili costosi. Phone Scope hà sviluppatu adattatori di digiscoping per dispositivi chì cunnettanu a camera di u vostru telefunu à un telescopiu o microscopiu. Novi telefoni sò liberati ogni annu, ciò chì richiede à e cumpagnie di liberà una nova linea di adattatori. Usendu AM, una cumpagnia pò risparmià soldi nantu à strumenti costosi chì devenu esse rimpiazzati quandu novi telefoni sò liberati.
Cum'è cù qualsiasi prucessu o tecnulugia, a fabricazione additiva ùn deve esse aduprata perchè hè cunsiderata nova o diversa. Questu hè per migliurà u sviluppu di u produttu è/o i prucessi di fabricazione. Deve aghjunghje valore. Esempi di altri casi cummerciali includenu prudutti persunalizati è persunalizazione di massa, funzionalità cumplesse, parti integrate, menu materiale è pesu, è prestazioni migliorate.
Per chì a fabricazione additiva (AM) possi realizà u so putenziale di crescita, ci vole à affruntà e sfide. Per a maiò parte di l'applicazioni di fabricazione, u prucessu deve esse affidabile è riproducibile. I metudi successivi di automatizazione di a rimuzione di materiale di e parti è di i supporti è di post-elaborazione saranu d'aiutu. L'automatizazione aumenta ancu a produttività è riduce u costu per parte.
Unu di i duminii di più grande interessu hè l'automatizazione di u post-processamentu cum'è a rimuzione è a finitura di a polvere. Automatizendu u prucessu di pruduzzione di massa di l'applicazioni, a stessa tecnulugia pò esse ripetuta migliaia di volte. U prublema hè chì i metudi d'automatizazione specifichi ponu varià per tipu di parte, dimensione, materiale è prucessu. Per esempiu, u post-processamentu di e corone dentali automatizate hè assai differente da u processu di e parti di u mutore à razzi, ancu s'è tramindui ponu esse fatti di metallu.
Siccomu i pezzi sò ottimizzati per AM, spessu si aghjunghjenu funzioni più avanzate è canali interni. Per PBF, l'ubbiettivu principale hè di caccià u 100% di a polvere. Solukon fabrica sistemi automatichi di rimuzione di polvere. L'impresa hà sviluppatu una tecnulugia chjamata Smart Powder Recovery (SRP) chì face girà è vibra i pezzi metallichi chì sò sempre attaccati à a piastra di custruzzione. A rotazione è a vibrazione sò cuntrullate da u mudellu CAD di u pezzu. Muvendu è scuzzulendu precisamente i pezzi, a polvere catturata scorre guasi cum'è un liquidu. Questa automatizazione riduce u travagliu manuale è pò migliurà l'affidabilità è a riproducibilità di a rimuzione di a polvere.
I prublemi è i limiti di a rimuzione manuale di a polvere ponu limità a fattibilità di l'usu di a fabbricazione additiva (AM) per a pruduzzione di massa, ancu in piccule quantità. I ​​sistemi di rimuzione di a polvere metallica Solukon ponu operà in una atmosfera inerte è raccoglie a polvere inutilizata per riutilizalla in e macchine AM. Solukon hà realizatu un'inchiesta cù i clienti è hà publicatu un studiu in dicembre 2021 chì mostra chì e duie preoccupazioni più impurtanti sò a salute occupazionale è a riproducibilità.
A rimuzione manuale di a polvere da e strutture di resina PBF pò piglià assai tempu. Cumpagnie cum'è DyeMansion è PostProcess Technologies stanu custruendu sistemi di post-elaborazione per rimuovere automaticamente a polvere. Parechje parti di fabricazione additiva ponu esse caricate in un sistema chì inverte è espelle u mediu per rimuovere a polvere in eccessu. HP hà u so propiu sistema chì si dice chì rimuove a polvere da a camera di custruzzione di Jet Fusion 5200 in 20 minuti. U sistema immagazzina a polvere micca fusa in un cuntainer separatu per riutilizazione o riciclaggio per altre applicazioni.
L'imprese ponu prufittà di l'automatizazione s'ella pò esse applicata à a maiò parte di e tappe di post-elaborazione. DyeMansion offre sistemi per a rimuzione di a polvere, a preparazione di a superficia è a pittura. U sistema PowerFuse S carica i pezzi, vaporizza i pezzi lisce è li scarica. L'impresa furnisce un rack in acciaio inox per appende i pezzi, ciò chì hè fattu à manu. U sistema PowerFuse S pò pruduce una superficia simile à un stampu à iniezione.
A più grande sfida chì l'industria deve affruntà hè di capisce e vere opportunità chì l'automatizazione hà da offre. S'ellu ci vole à fà un milione di pezzi di polimeru, i prucessi tradiziunali di fusione o di stampaggio ponu esse a megliu suluzione, ancu s'ellu dipende da a parte. A fabricazione additiva (AM) hè spessu dispunibile per a prima pruduzzione in a pruduzzione è a prova di l'utensili. Attraversu u post-elaborazione automatizatu, migliaia di pezzi ponu esse pruduciuti in modu affidabile è riproducibile cù l'AM, ma hè specifica per a parte è pò richiede una suluzione persunalizata.
A fabricazione additiva ùn hà nunda à chì vede cù l'industria. Parechje urganisazione prisentanu risultati interessanti di ricerca è sviluppu chì ponu purtà à u funziunamentu currettu di i prudutti è servizii. In l'industria aerospaziale, Relativity Space produce unu di i più grandi sistemi di fabricazione additiva metallica utilizendu a tecnulugia DED pruprietaria, chì a cumpagnia spera serà aduprata per fabricà a maiò parte di i so razzi. U so razzu Terran 1 pò furnisce una carica utile di 1.250 kg in orbita terrestre bassa. Relativity prevede di lancià un razzu di prova à a mità di u 2022 è prevede digià un razzu più grande è riutilizzabile chjamatu Terran R.
I razzi Terran 1 è R di Relativity Space sò un modu innovativu per riimaginà ciò chì puderia esse u volu spaziale di u futuru. U cuncepimentu è l'ottimisazione per a fabricazione additiva anu suscitatu interessu per questu sviluppu. L'impresa afferma chì questu metudu riduce u numeru di pezzi di 100 volte paragunatu à i razzi tradiziunali. L'impresa afferma ancu chì pò pruduce razzi da materie prime in 60 ghjorni. Questu hè un bellu esempiu di cumbinazione di parechji pezzi in unu è di simplificazione assai di a catena di furnimentu.
In l'industria dentale, a fabricazione additiva hè aduprata per fà corone, ponti, mudelli di perforazione chirurgica, protesi parziali è allineatori. Align Technology è SmileDirectClub utilizanu a stampa 3D per pruduce pezzi per allineatori di plastica trasparente termoformati. Align Technology, produttore di prudutti di marca Invisalign, usa parechji di i sistemi di fotopolimerizazione in i bagni 3D Systems. In u 2021, a cumpagnia hà dichjaratu d'avè trattatu più di 10 milioni di pazienti dapoi ch'ella hà ricevutu l'approvazione di a FDA in u 1998. Sè u trattamentu di un paziente tipicu hè custituitu da 10 allineatori, chì hè una stima bassa, a cumpagnia hà pruduttu 100 milioni o più pezzi AM. I pezzi FRP sò difficiuli da riciclà perchè sò termoindurenti. SmileDirectClub usa u sistema HP Multi Jet Fusion (MJF) per pruduce pezzi termoplastici chì ponu esse riciclati per altre applicazioni.
Storicamente, u VPP ùn hè statu capace di pruduce pezzi fini è trasparenti cù proprietà di resistenza per l'usu cum'è apparecchi ortodontici. In u 2021, LuxCreo è Graphy anu publicatu una pussibile suluzione. Da ferraghju, Graphy hà l'approvazione di a FDA per a stampa 3D diretta di apparecchi dentali. Se li stampate direttamente, u prucessu end-to-end hè cunsideratu più cortu, più faciule è potenzialmente menu caru.
Un sviluppu iniziale chì hà ricevutu assai attenzione da i media hè statu l'usu di a stampa 3D per applicazioni di custruzzione à grande scala cum'è l'abitazioni. Spessu i muri di a casa sò stampati per estrusione. Tutte l'altre parti di a casa sò state fatte cù metudi è materiali tradiziunali, cumpresi pavimenti, soffitti, tetti, scale, porte, finestre, elettrodomestici, armadi è piani di travagliu. I muri stampati in 3D ponu aumentà u costu di l'installazione di elettricità, illuminazione, impianti idraulici, canalizzazioni è prese d'aria per u riscaldamentu è l'aria condizionata. Finisce l'internu è l'esternu di un muru di cimentu hè più difficiule chè cù un disignu di muru tradiziunale. A mudernizazione di una casa cù muri stampati in 3D hè ancu una cunsiderazione impurtante.
I circadori di u Laboratoriu Naziunale di Oak Ridge stanu studiendu cumu almacenà l'energia in i muri stampati in 3D. Inserendu tubi in u muru durante a custruzzione, l'acqua pò scorrere à traversu per u riscaldamentu è u raffreddamentu. Stu prughjettu di R&S hè interessante è innovativu, ma hè sempre in una fase iniziale di sviluppu. Stu prughjettu di R&S hè interessante è innovativu, ma hè sempre in una fase iniziale di sviluppu.Stu prughjettu di ricerca hè interessante è innovativu, ma hè sempre in e prime fasi di sviluppu.Stu prughjettu di ricerca hè interessante è innovativu, ma hè sempre in e prime fasi di sviluppu.
A maiò parte di noi ùn cunnoscenu ancu l'ecunumia di a stampa 3D di pezzi di custruzzione o altri oggetti di grande dimensione. A tecnulugia hè stata aduprata per pruduce certi ponti, tende da sole, panchine di parchi è elementi decorativi per edifici è l'ambiente esterno. Si crede chì i vantaghji di a fabricazione additiva à piccule scale (da pochi centimetri à parechji metri) s'applicanu à a stampa 3D à grande scala. I principali benefici di l'usu di a fabricazione additiva includenu a creazione di forme è caratteristiche cumplesse, a riduzione di u numeru di pezzi, a riduzione di materiale è pesu, è l'aumentu di a produttività. Se a fabricazione additiva ùn aghjusta micca valore, a so utilità deve esse messa in discussione.
In uttrovi 2021, Stratasys hà acquistatu a participazione restante di 55% in Xaar 3D, una filiale di u fabricatore britannicu di stampanti industriali à gettu d'inchiostru Xaar. A tecnulugia PBF polimerica di Stratasys, chjamata Selective Absorption Fusion, hè basata nantu à e teste di stampa à gettu d'inchiostru Xaar. A macchina Stratasys H350 cumpete cù u sistema HP MJF.
Cumprà Desktop Metal hè statu impressiunante. In ferraghju 2021, a cumpagnia hà acquistatu Envisiontec, un fabricatore di longa data di sistemi di fabricazione additiva industriale. In maghju 2021, a cumpagnia hà acquistatu Adaptive3D, un sviluppatore di polimeri VPP flessibili. In lugliu 2021, Desktop Metal hà acquistatu Aerosint, un sviluppatore di prucessi di rivestimentu in polvere multimateriale. L'acquisizione più grande hè ghjunta in aostu quandu Desktop Metal hà acquistatu u cuncurrente ExOne per 575 milioni di dollari.
L'acquistu di ExOne da Desktop Metal riunisce dui pruduttori rinomati di sistemi BJT in metallo. In generale, a tecnulugia ùn hà ancu righjuntu u livellu chì parechji credenu. L'imprese cuntinueghjanu à affruntà prublemi cum'è a ripetibilità, l'affidabilità è a capiscitura di a causa principale di i prublemi quand'elli si presentanu. Ancu cusì, se i prublemi sò risolti, ci hè sempre spaziu per chì a tecnulugia ghjunghje à mercati più grandi. In lugliu 2021, 3DEO, un fornitore di servizii chì utilizza un sistema di stampa 3D pruprietariu, hà dichjaratu d'avè speditu un milionesimu à i clienti.
I sviluppatori di software è di piattaforme cloud anu vistu una crescita significativa in l'industria di a fabricazione additiva. Questu hè particularmente veru per i sistemi di gestione di e prestazioni (MES) chì traccianu a catena di valore AM. 3D Systems hà accunsentutu à acquistà Oqton in settembre 2021 per 180 milioni di dollari. Fundata in u 2017, Oqton furnisce suluzioni basate nantu à u cloud per migliurà u flussu di travagliu è migliurà l'efficienza AM. Materialize hà acquistatu Link3D in nuvembre 2021 per 33,5 milioni di dollari. Cum'è Oqton, a piattaforma cloud di Link3D traccia u travagliu è simplifica u flussu di travagliu AM.
Una di l'ultime acquisizioni in u 2021 hè l'acquisizione di Wohlers Associates da ASTM International. Inseme stanu travagliendu per sfruttà a marca Wohlers per sustene l'adopzione più larga di AM in u mondu sanu. Attraversu u Centru d'Eccellenza ASTM AM, Wohlers Associates continuerà à pruduce rapporti Wohlers è altre publicazioni, è ancu à furnisce servizii di cunsigliu, analisi di u mercatu è furmazione.
L'industria di a fabricazione additiva hè matura è parechje industrie utilizanu a tecnulugia per una vasta gamma di applicazioni. Ma a stampa 3D ùn rimpiazzerà micca a maiò parte di l'altre forme di fabricazione. Invece, hè aduprata per creà novi tipi di prudutti è mudelli cummerciali. L'urganisazioni utilizanu a fabricazione additiva per riduce u pesu di e parti, riduce i tempi di consegna è i costi di l'utensili, è migliurà a persunalizazione è e prestazioni di i prudutti. Si prevede chì l'industria di a fabricazione additiva cuntinuerà a so traiettoria di crescita cù nuove cumpagnie, prudutti, servizii, applicazioni è casi d'usu chì emergenu, spessu à una velocità vertiginosa.