Aldona fabrikado, ankaŭ konata kiel 3D-presado, daŭre evoluis dum preskaŭ 35 jaroj ekde sia komerca uzo. La aerspaca, aŭtomobila, defenda, energia, transporta, medicina, denta kaj konsumanta industrioj uzas aldonan fabrikadon por vasta gamo da aplikoj.
Kun tia ĝeneraligita adopto, estas klare, ke aldona fabrikado ne estas universala solvo. Laŭ la terminologia normo ISO/ASTM 52900, preskaŭ ĉiuj komercaj aldonaj fabrikadaj sistemoj falas en unu el sep procezkategorioj. Ĉi tiuj inkluzivas materialan eltrudadon (MEX), banan fotopolimerigon (VPP), pulvoran litan fuzion (PBF), ligilan ŝprucadon (BJT), materialan ŝprucadon (MJT), direktitan energian demetadon (DED) kaj tuklamenadon (SHL). Ĉi tie ili estas ordigitaj laŭ populareco bazita sur unuovendoj.
Kreskanta nombro da industriaj profesiuloj, inkluzive de inĝenieroj kaj manaĝeroj, lernas kiam aldona fabrikado povas helpi plibonigi produkton aŭ procezon kaj kiam ne. Historie, gravaj iniciatoj por efektivigi aldonan fabrikadon venis de inĝenieroj spertaj pri la teknologio. La estraro vidas pli da ekzemploj pri kiel aldona fabrikado povas plibonigi produktivecon, redukti livertempojn kaj krei novajn komercajn ŝancojn. Aldona fabrikado ne anstataŭigos la plej multajn tradiciajn formojn de fabrikado, sed fariĝos parto de la arsenalo de produkta disvolviĝo kaj fabrikadaj kapabloj de la entreprenisto.
Aldona fabrikado havas vastan gamon da aplikoj, de mikrofluidikaĵoj ĝis grandskala konstruado. La avantaĝoj de aldona fabrikado varias laŭ industrio, apliko kaj postulata rendimento. Organizoj devas havi bonajn kialojn por efektivigi aldonan fabrikadon, sendepende de la uzokazo. La plej oftaj estas koncepta modelado, dezajna konfirmo kaj taŭgeco kaj funkcieco. Pli kaj pli da kompanioj uzas ĝin por krei ilojn kaj aplikojn por amasproduktado, inkluzive de laŭmenda produkta disvolviĝo.
Por aerspacaj aplikoj, pezo estas grava faktoro. Laŭ la Marshall Space Flight Center de NASA, meti 0,45 kg da utila ŝarĝo en la teran orbiton kostas ĉirkaŭ 10 000 dolarojn. Redukti la pezon de satelitoj povas ŝpari lanĉkostojn. La ĉemetita bildo montras Swissto12 metalan AM-parton, kiu kombinas plurajn ondgvidilojn en unu parton. Kun AM, la pezo reduktiĝas al malpli ol 0,08 kg.
Aldona fabrikado estas uzata tra la tuta valoroĉeno en la energiindustrio. Por iuj kompanioj, la komerca kialo por uzi aditivan fabrikadon estas rapide iteracii projektojn por krei la plej bonan eblan produkton en la plej mallonga tempo. En la nafto- kaj gasindustrio, difektitaj partoj aŭ asembleoj povas kosti milojn da dolaroj aŭ pli en perdita produktiveco hore. Uzi aditivan fabrikadon por restarigi operaciojn povas esti aparte alloga.
Grava fabrikanto de DED-sistemoj, MX3D, lanĉis prototipan ilon por ripari tubojn. Difektita tubo povas kosti inter €100,000 kaj €1,000,000 (113,157-1,131,570 USD) tage, laŭ la kompanio. La fiksaĵo montrita sur la sekva paĝo uzas CNC-parton kiel kadron kaj uzas DED por veldi la cirkonferencon de la tubo. AM provizas altajn demetadrapidecojn kun minimuma malŝparo, dum CNC provizas la bezonatan precizecon.
En 2021, 3D-presita akvotubo estis instalita sur borplatformo de TotalEnergies en Norda Maro. Akvotuboj estas kritika elemento uzata por kontroli hidrokarbonan reakiron en putoj sub konstruado. En ĉi tiu kazo, la avantaĝoj de uzado de aldona fabrikado estas reduktitaj livertempoj kaj reduktitaj emisioj je 45% kompare kun tradiciaj forĝitaj akvotuboj.
Alia komerca kazo por aldona fabrikado estas la redukto de multekostaj iloj. Phone Scope evoluigis digiskopajn adaptilojn por aparatoj, kiuj konektas la fotilon de via telefono al teleskopo aŭ mikroskopo. Novaj telefonoj aperas ĉiujare, devigante kompaniojn publikigi novan serion de adaptiloj. Per uzado de aldona fabrikado, kompanio povas ŝpari monon pri multekostaj iloj, kiujn oni devas anstataŭigi kiam novaj telefonoj aperas.
Kiel ĉe iu ajn procezo aŭ teknologio, aldona fabrikado ne devus esti uzata, ĉar ĝi estas konsiderata nova aŭ malsama. Ĉi tio celas plibonigi produktevoluigon kaj/aŭ fabrikadprocezojn. Ĝi devus aldoni valoron. Ekzemploj de aliaj komercaj kazoj inkluzivas kutimajn produktojn kaj amasan adaptadon, kompleksan funkciecon, integrajn partojn, malpli da materialo kaj pezo, kaj plibonigitan rendimenton.
Por ke AM realigu sian kreskopotencialon, necesas trakti defiojn. Por plej multaj fabrikadaj aplikoj, la procezo devas esti fidinda kaj reproduktebla. La postaj metodoj por aŭtomatigi la forigon de materialo de partoj kaj subtenoj kaj post-prilaboradon helpos. Aŭtomatigo ankaŭ pliigas produktivecon kaj reduktas la koston por parto.
Unu el la plej interesaj areoj estas post-prilabora aŭtomatigo kiel ekzemple pulvorforigo kaj finpolurado. Aŭtomatiginte la procezon de amasproduktado de aplikoj, la sama teknologio povas esti ripetata milojn da fojoj. La problemo estas, ke specifaj aŭtomatigmetodoj povas varii laŭ parta tipo, grandeco, materialo kaj procezo. Ekzemple, la post-prilaborado de aŭtomataj dentaj kronoj estas tre malsama ol la prilaborado de raketmotoraj partoj, kvankam ambaŭ povas esti faritaj el metalo.
Ĉar partoj estas optimumigitaj por AM, pli progresintaj funkcioj kaj internaj kanaloj ofte estas aldonitaj. Por PBF, la ĉefa celo estas forigi 100% de la pulvoro. Solukon fabrikas aŭtomatajn sistemojn por pulvora forigo. La kompanio evoluigis teknologion nomatan Smart Powder Recovery (SRP), kiu rotacias kaj vibras metalajn partojn, kiuj ankoraŭ estas ligitaj al la konstruplato. Rotacio kaj vibrado estas kontrolitaj per la CAD-modelo de la parto. Per preciza movado kaj skuado de la partoj, la kaptita pulvoro fluas preskaŭ kiel likvaĵo. Ĉi tiu aŭtomatigo reduktas manlaboron kaj povas plibonigi la fidindecon kaj reprodukteblecon de pulvora forigo.
La problemoj kaj limigoj de mana pulvorforigo povas limigi la daŭripovon de uzado de aditiva metalpulvoro por amasproduktado, eĉ en malgrandaj kvantoj. La sistemoj de Solukon por forigo de metalpulvoro povas funkcii en inerta atmosfero kaj kolekti neuzatan pulvoron por reuzo en aditivaj metalpulvoraj maŝinoj. Solukon faris klientan enketon kaj publikigis studon en decembro 2021 montrante, ke la du plej grandaj zorgoj estas labora sano kaj reproduktebleco.
Mana forigo de pulvoro el PBF-rezinaj strukturoj povas esti tempopostula. Firmaoj kiel DyeMansion kaj PostProcess Technologies konstruas post-prilaborajn sistemojn por aŭtomate forigi pulvoron. Multaj aldonaĵaj fabrikadaj partoj povas esti ŝarĝitaj en sistemon, kiu renversas kaj elĵetas la medion por forigi troan pulvoron. HP havas sian propran sistemon, kiu laŭdire forigas pulvoron el la konstrukamero de la Jet Fusion 5200 en 20 minutoj. La sistemo stokas nefanditan pulvoron en aparta ujo por reuzo aŭ reciklado por aliaj aplikoj.
Firmaoj povas profiti de aŭtomatigo se ĝi povas esti aplikita al la plej multaj el la post-prilaboraj paŝoj. DyeMansion ofertas sistemojn por pulvorforigo, surfacpreparo kaj pentrado. La sistemo PowerFuse S ŝarĝas la partojn, vaporigas la glatajn partojn kaj malŝarĝas ilin. La firmao provizas rustorezistŝtalan rakon por pendigi partojn, kio estas farata permane. La sistemo PowerFuse S povas produkti surfacon similan al injekta muldilo.
La plej granda defio, kiun alfrontas la industrio, estas kompreni la realajn ŝancojn, kiujn aŭtomatigo ofertas. Se oni bezonas fabriki milionon da polimeraj partoj, tradiciaj fandaj aŭ muldaj procezoj povas esti la plej bona solvo, kvankam tio dependas de la parto. AM ofte haveblas por la unua produktadserio en ilproduktado kaj testado. Per aŭtomatigita post-prilaborado, miloj da partoj povas esti produktitaj fidinde kaj reprodukteble uzante AM, sed ĝi estas partospecifa kaj povas postuli specialan solvon.
Aldonaĵa fabrikado (AM) havas nenion komunan kun industrio. Multaj organizoj prezentas interesajn rezultojn de esplorado kaj disvolviĝo, kiuj povas konduki al la ĝusta funkciado de produktoj kaj servoj. En la aerspaca industrio, Relativity Space produktas unu el la plej grandaj metalaj aldonaĵaj fabrikadsistemoj uzante proprietan DED-teknologion, kiun la kompanio esperas uzi por fabriki la plimulton de siaj raketoj. Ĝia raketo Terran 1 povas liveri utilan ŝarĝon de 1 250 kg al malalta tera orbito. Relativity planas lanĉi testan raketon meze de 2022 kaj jam planas pli grandan, reuzeblan raketon nomatan Terran R.
La raketoj Terran 1 kaj R de Relativity Space estas noviga maniero reimagi kiel povus aspekti estonta kosmovojaĝado. Dezajno kaj optimumigo por aldona fabrikado vekis intereson pri ĉi tiu evoluo. La kompanio asertas, ke ĉi tiu metodo reduktas la nombron de partoj je 100-oblo kompare kun tradiciaj raketoj. La kompanio ankaŭ asertas, ke ĝi povas produkti raketojn el krudmaterialoj ene de 60 tagoj. Ĉi tio estas bonega ekzemplo de kombinado de multaj partoj en unu kaj multe simpligado de la provizoĉeno.
En la dentindustrio, aldona fabrikado estas uzata por fari kronojn, pontojn, kirurgiajn boradajn ŝablonojn, partajn dentarprotezojn kaj vicigilojn. Align Technology kaj SmileDirectClub uzas 3D-presadon por produkti partojn por termoformado de klaraj plastaj vicigiloj. Align Technology, fabrikanto de Invisalign-markitaj produktoj, uzas multajn el la fotopolimerigaj sistemoj en 3D Systems-banujoj. En 2021, la kompanio diris, ke ĝi traktis pli ol 10 milionojn da pacientoj de kiam ĝi ricevis FDA-aprobon en 1998. Se la traktado de tipa paciento konsistas el 10 vicigiloj, kio estas malalta takso, la kompanio produktis 100 milionojn aŭ pli da AM-partoj. FRP-partoj malfacilas recikli ĉar ili estas termohardantaj. SmileDirectClub uzas la HP Multi Jet Fusion (MJF) sistemon por produkti termoplastajn partojn, kiuj povas esti reciklitaj por aliaj aplikoj.
Historie, VPP ne kapablis produkti maldikajn, travideblajn partojn kun fortaj ecoj por uzo kiel ortodontaj aparatoj. En 2021, LuxCreo kaj Graphy publikigis eblan solvon. Ekde februaro, Graphy havas FDA-aprobon por rekta 3D-presado de dentaj aparatoj. Se vi presas ilin rekte, la kompleta procezo estas konsiderata pli mallonga, pli facila kaj eble malpli multekosta.
Frua evoluo, kiu ricevis multan amaskomunikilan atenton, estis la uzo de 3D-presado por grandskalaj konstruaj aplikoj kiel ekzemple loĝado. Ofte la muroj de la domo estas presitaj per eltrudado. Ĉiuj aliaj partoj de la domo estis faritaj uzante tradiciajn metodojn kaj materialojn, inkluzive de plankoj, plafonoj, tegmentoj, ŝtuparoj, pordoj, fenestroj, aparatoj, ŝrankoj kaj laborsurfacoj. 3D-presitaj muroj povas pliigi la koston de instalado de elektro, lumigado, akvotubaro, duktoj kaj ventoliloj por hejtado kaj klimatizilo. Fini la internon kaj eksteron de betonmuro estas pli malfacila ol per tradicia murdezajno. Modernigi domon per 3D-presitaj muroj ankaŭ estas grava konsidero.
Esploristoj ĉe la Nacia Laboratorio Oak Ridge studas kiel stoki energion en 3D-presitaj muroj. Enmetante tubojn en la muron dum konstruado, akvo povas flui tra ĝi por hejtado kaj malvarmigo. Ĉi tiu esplor- kaj disvolviĝa projekto estas interesa kaj noviga, sed ĝi ankoraŭ estas en frua stadio de disvolviĝo. Ĉi tiu esplor- kaj disvolviĝa projekto estas interesa kaj noviga, sed ĝi ankoraŭ estas en frua stadio de disvolviĝo.Ĉi tiu esplorprojekto estas interesa kaj noviga, sed ĝi estas ankoraŭ en la fruaj stadioj de disvolviĝo.Ĉi tiu esplorprojekto estas interesa kaj noviga, sed ankoraŭ en la fruaj stadioj de disvolviĝo.
La plej multaj el ni ankoraŭ ne konas la ekonomikon de 3D-presado de konstruaĵpartoj aŭ aliaj grandaj objektoj. La teknologio estis uzata por produkti kelkajn pontojn, markizinojn, parkbenkojn kaj ornamajn elementojn por konstruaĵoj kaj la subĉiela medio. Oni kredas, ke la avantaĝoj de aldona fabrikado je malgrandaj skaloj (de kelkaj centimetroj ĝis pluraj metroj) validas por grandskala 3D-presado. La ĉefaj avantaĝoj de uzado de aldona fabrikado inkluzivas kreadon de kompleksaj formoj kaj trajtoj, redukton de la nombro da partoj, redukton de materialo kaj pezo, kaj pliigon de produktiveco. Se aldona fabrikado ne aldonas valoron, ĝia utileco devus esti pridubata.
En oktobro 2021, Stratasys akiris la restantan 55%-an parton en Xaar 3D, filio de la brita fabrikanto de industriaj inkŝprucaj printiloj Xaar. La polimera PBF-teknologio de Stratasys, nomata Selective Absorbtion Fusion, baziĝas sur la inkŝprucaj preskapoj Xaar. La maŝino Stratasys H350 konkurencas kun la HP MJF-sistemo.
Aĉeti Desktop Metal estis impona. En februaro 2021, la kompanio akiris Envisiontec, delongan fabrikanton de industriaj aldonaĵaj fabrikadsistemoj. En majo 2021, la kompanio akiris Adaptive3D, programiston de flekseblaj VPP-polimeroj. En julio 2021, Desktop Metal akiris Aerosint, programiston de plurmaterialaj pulvoraj tegaĵoj kaj retegaĵaj procezoj. La plej granda akiro okazis en aŭgusto, kiam Desktop Metal aĉetis konkuranton ExOne por 575 milionoj da dolaroj.
La akiro de ExOne fare de Desktop Metal kunigas du famajn fabrikantojn de metalaj BJT-sistemoj. Ĝenerale, la teknologio ankoraŭ ne atingis la nivelon, kiun multaj kredas. Firmaoj daŭre traktas problemojn kiel ripeteblo, fidindeco kaj kompreno de la radika kaŭzo de problemoj kiam ili aperas. Tamen, se la problemoj estos solvitaj, ankoraŭ estas loko por ke la teknologio atingu pli grandajn merkatojn. En julio 2021, 3DEO, servo-provizanto uzanta proprietan 3D-pressistemon, diris, ke ĝi sendis unu miliononon al klientoj.
Programistoj de programaro kaj nubaj platformoj spertis signifan kreskon en la industrio de aldona fabrikado. Ĉi tio aparte veras por sistemoj por administrado de rendimento (MES), kiuj spuras la valorĉenon de aldona fabrikado. 3D Systems konsentis akiri Oqton en septembro 2021 por 180 milionoj da dolaroj. Fondita en 2017, Oqton provizas nub-bazitajn solvojn por plibonigi laborfluon kaj plibonigi aldonan fabrikadan efikecon. Materialize akiris Link3D en novembro 2021 por 33.5 milionoj da dolaroj. Simile al Oqton, la nuba platformo de Link3D spuras laboron kaj simpligas la aldonan fabrikadan laborfluon.
Unu el la plej novaj akiroj en 2021 estas la akiro de Wohlers Associates fare de ASTM International. Kune ili laboras por utiligi la markon Wohlers por subteni la pli vastan adopton de AM tutmonde. Per la ASTM AM Centro de Plejboneco, Wohlers Associates daŭre produktos raportojn kaj aliajn publikaĵojn de Wohlers, kaj ankaŭ provizos konsultajn servojn, merkatan analizon kaj trejnadon.
La industrio de aldona fabrikado maturiĝis kaj multaj industrioj uzas la teknologion por vasta gamo da aplikoj. Sed 3D-presado ne anstataŭigos la plej multajn aliajn formojn de fabrikado. Anstataŭe, ĝi estas uzata por krei novajn specojn de produktoj kaj komercajn modelojn. Organizoj uzas aldonan fabrikadon por redukti la pezon de partoj, redukti livertempojn kaj ilkostojn, kaj plibonigi produktopersonigon kaj rendimenton. Oni atendas, ke la industrio de aldona fabrikado daŭrigos sian kreskotrajektorion kun novaj kompanioj, produktoj, servoj, aplikoj kaj uzkazoj aperantaj, ofte kun romkola rapideco.