Հավելյալ արտադրությունը, որը հայտնի է նաև որպես 3D տպագրություն, շարունակել է զարգանալ գրեթե 35 տարի՝ իր առևտրային օգտագործումից ի վեր: Ավիատիեզերական, ավտոմոբիլային, պաշտպանական, էներգետիկ, տրանսպորտային, բժշկական, ատամնաբուժական և սպառողական արդյունաբերություններն օգտագործում են հավելյալ արտադրությունը լայն շրջանակի կիրառությունների համար:
Այսքան լայն տարածման պայմաններում պարզ է դառնում, որ հավելանյութերի արտադրությունը բոլորի համար միատեսակ լուծում չէ: ISO/ASTM 52900 տերմինաբանության ստանդարտի համաձայն՝ գրեթե բոլոր առևտրային հավելանյութերի արտադրության համակարգերը բաժանվում են յոթ գործընթացային կատեգորիաների: Դրանք ներառում են նյութի էքստրուզիա (MEX), լոգանքի ֆոտոպոլիմերացում (VPP), փոշու շերտի միաձուլում (PBF), կապակցանյութի ցողում (BJT), նյութի ցողում (MJT), ուղղորդված էներգիայի նստեցում (DED) և թերթային լամինացիա (SHL): Այստեղ դրանք դասակարգված են ըստ ժողովրդականության՝ միավորների վաճառքի հիման վրա:
Աճող թվով ոլորտային մասնագետներ, այդ թվում՝ ինժեներներ և մենեջերներ, ուսումնասիրում են, թե երբ կարող է հավելումային արտադրությունը օգնել բարելավել արտադրանքը կամ գործընթացը, և երբ՝ ոչ։ Պատմականորեն, հավելումային արտադրությունը ներդնելու հիմնական նախաձեռնությունները եղել են տեխնոլոգիայի հետ փորձառու ինժեներների կողմից։ Ղեկավարությունը տեսնում է ավելի շատ օրինակներ, թե ինչպես կարող է հավելումային արտադրությունը բարելավել արտադրողականությունը, կրճատել արտադրական ժամկետները և ստեղծել նոր բիզնես հնարավորություններ։ ՀՄ-ն չի փոխարինի արտադրության ավանդական ձևերի մեծ մասին, այլ կդառնա ձեռնարկատիրոջ արտադրանքի մշակման և արտադրական հնարավորությունների զինանոցի մի մասը։
Հավելյալ արտադրությունն ունի կիրառման լայն շրջանակ՝ միկրոհեղուկային արտադրությունից մինչև մեծածավալ շինարարություն: Հավելյալ արտադրությունների առավելությունները տարբերվում են՝ կախված ոլորտից, կիրառությունից և պահանջվող կատարողականությունից: Կազմակերպությունները պետք է ունենան լավ պատճառներ հավելյալ արտադրությունը ներդնելու համար՝ անկախ օգտագործման դեպքից: Ամենատարածվածներն են՝ կոնցեպտուալ մոդելավորումը, դիզայնի ստուգումը, պիտանիության և ֆունկցիոնալության ստուգումը: Ավելի ու ավելի շատ ընկերություններ են այն օգտագործում զանգվածային արտադրության համար գործիքներ և կիրառություններ ստեղծելու համար, ներառյալ պատվերով պատրաստված արտադրանքի մշակումը:
Ավիատիեզերական կիրառությունների համար քաշը հիմնական գործոն է: ՆԱՍԱ-ի Մարշալի տիեզերական թռիչքների կենտրոնի տվյալներով՝ 0.45 կգ քաշով բեռը Երկրի ուղեծիր ուղարկելը արժե մոտ 10,000 դոլար: Արբանյակների քաշի նվազեցումը կարող է խնայել մեկնարկի ծախսերը: Կից նկարում պատկերված է Swissto12 մետաղական AM մասը, որը մի քանի ալիքատարներ է միավորում մեկ մասի մեջ: AM-ի դեպքում քաշը կրճատվում է մինչև 0.08 կգ-ից պակաս:
Հավելողական արտադրությունը կիրառվում է էներգետիկ արդյունաբերության ողջ արժեքային շղթայում: Որոշ ընկերությունների համար ադիտիվ արտադրությունը (ԱԴ) օգտագործելու բիզնես հիմնավորումը նախագծերի արագ կրկնությունն է՝ հնարավորինս կարճ ժամանակահատվածում լավագույն հնարավոր արտադրանքը ստեղծելու համար: Նավթի և գազի արդյունաբերության մեջ վնասված մասերը կամ հավաքույթները կարող են հազարավոր դոլարներ կամ ավելի արժենալ ժամում կորցրած արտադրողականության տեսքով: ԱԴ-ի օգտագործումը գործողությունները վերականգնելու համար կարող է հատկապես գրավիչ լինել:
DED համակարգերի խոշորագույն արտադրող MX3D-ը թողարկել է խողովակների վերանորոգման գործիքի նախատիպ: Ընկերության տվյալներով՝ վնասված խողովակաշարը կարող է օրական արժենալ 100,000-ից մինչև 1,000,000 եվրո (113,157-1,131,570 դոլար): Հաջորդ էջում ներկայացված հարմարանքը որպես շրջանակ օգտագործում է CNC մաս և DED՝ խողովակի շրջագիծը եռակցելու համար: AM-ը ապահովում է բարձր նստեցման արագություն՝ նվազագույն թափոններով, մինչդեռ CNC-ն ապահովում է անհրաժեշտ ճշգրտությունը:
2021 թվականին Հյուսիսային ծովում TotalEnergies նավթային հարթակի վրա տեղադրվեց 3D տպիչով ջրային պատյան: Ջրային պատյանները կարևորագույն տարր են, որոնք օգտագործվում են կառուցվող հորատանցքերում ածխաջրածնի վերականգնումը վերահսկելու համար: Այս դեպքում հավելանյութերի արտադրության օգտագործման առավելություններն են արտադրության ժամկետների կրճատումը և արտանետումների 45%-ով կրճատումը ավանդական կռած ջրային պատյանների համեմատ:
Ադիտիվ արտադրության մեկ այլ բիզնես նախադրյալ է թանկարժեք գործիքների կրճատումը: Phone Scope-ը մշակել է դիջիսկոպինգային ադապտերներ այն սարքերի համար, որոնք միացնում են ձեր հեռախոսի տեսախցիկը աստղադիտակի կամ մանրադիտակի հետ: Ամեն տարի թողարկվում են նոր հեռախոսներ, ինչը ստիպում է ընկերություններին թողարկել ադապտերների նոր շարք: Ադիտիվ արտադրության միջոցով ընկերությունը կարող է խնայել գումար թանկարժեք գործիքների վրա, որոնք պետք է փոխարինվեն նոր հեռախոսների թողարկման ժամանակ:
Ինչպես ցանկացած գործընթացի կամ տեխնոլոգիայի դեպքում, հավելումային արտադրությունը չպետք է օգտագործվի, քանի որ այն համարվում է նոր կամ տարբեր։ Սա նախատեսված է արտադրանքի մշակման և/կամ արտադրական գործընթացների բարելավման համար։ Այն պետք է արժեք ավելացնի։ Այլ բիզնես դեպքերի օրինակներից են պատվերով պատրաստված արտադրանքը և զանգվածային հարմարեցումը, բարդ ֆունկցիոնալությունը, ինտեգրված մասերը, նյութերի և քաշի նվազումը և բարելավված կատարողականությունը։
Որպեսզի ալյումինե կոնստրուկցիան իրացնի իր աճի ներուժը, անհրաժեշտ է լուծել մի շարք մարտահրավերներ: Արտադրական կիրառությունների մեծ մասի համար գործընթացը պետք է լինի հուսալի և վերարտադրելի: Մասերի և հենարանների նյութի հեռացման և հետմշակման ավտոմատացման հետագա մեթոդները կօգնեն: Ավտոմատացումը նաև մեծացնում է արտադրողականությունը և նվազեցնում է մեկ մասի արժեքը:
Առավել մեծ հետաքրքրություն ներկայացնող ոլորտներից մեկը հետմշակման ավտոմատացումն է, ինչպիսիք են փոշու հեռացումը և վերջնական մշակումը: Ծրագրերի զանգվածային արտադրության գործընթացը ավտոմատացնելով՝ նույն տեխնոլոգիան կարող է կրկնվել հազարավոր անգամներ: Խնդիրն այն է, որ ավտոմատացման որոշակի մեթոդներ կարող են տարբեր լինել՝ կախված մասի տեսակից, չափից, նյութից և գործընթացից: Օրինակ, ավտոմատացված ատամնաբուժական պսակների հետմշակումը շատ տարբերվում է հրթիռային շարժիչի մասերի մշակումից, չնայած երկուսն էլ կարող են պատրաստված լինել մետաղից:
Քանի որ մասերը օպտիմալացված են AM-ի համար, հաճախ ավելացվում են ավելի առաջադեմ գործառույթներ և ներքին ալիքներ: PBF-ի համար հիմնական նպատակը փոշու 100%-ը հեռացնելն է: Solukon-ը արտադրում է փոշու ավտոմատ հեռացման համակարգեր: Ընկերությունը մշակել է Smart Powder Recovery (SRP) անվամբ տեխնոլոգիա, որը պտտում և թրթռում է մետաղական մասերը, որոնք դեռևս ամրացված են հավաքման թիթեղին: Պտտումը և թրթռումը կառավարվում են մասի CAD մոդելով: Մասերը ճշգրիտ շարժելով և թափահարելով՝ հավաքված փոշին հոսում է գրեթե հեղուկի պես: Այս ավտոմատացումը նվազեցնում է ձեռքի աշխատանքը և կարող է բարելավել փոշու հեռացման հուսալիությունը և վերարտադրելիությունը:
Ձեռքով փոշու հեռացման խնդիրներն ու սահմանափակումները կարող են սահմանափակել AM-ի զանգվածային արտադրության համար օգտագործման կենսունակությունը, նույնիսկ փոքր քանակությամբ: Solukon մետաղական փոշու հեռացման համակարգերը կարող են աշխատել իներտ մթնոլորտում և հավաքել չօգտագործված փոշին AM մեքենաներում վերօգտագործելու համար: Solukon-ը անցկացրել է հաճախորդների հարցում և 2021 թվականի դեկտեմբերին հրապարակել է ուսումնասիրություն, որը ցույց է տալիս, որ երկու ամենամեծ մտահոգությունները աշխատանքային առողջությունն ու վերարտադրելիությունն են:
PBF խեժային կառուցվածքներից փոշու ձեռքով հեռացումը կարող է ժամանակատար լինել: DyeMansion-ի և PostProcess Technologies-ի նման ընկերությունները կառուցում են հետմշակման համակարգեր՝ փոշին ավտոմատ կերպով հեռացնելու համար: Ավելորդ փոշին հեռացնելու համար նախատեսված շատ հավելանյութերով արտադրական մասեր կարող են տեղադրվել համակարգի մեջ, որը շրջում և դուրս է մղում միջավայրը՝ ավելորդ փոշին հեռացնելու համար: HP-ն ունի իր սեփական համակարգը, որը, ինչպես ասում են, 20 րոպեում հեռացնում է փոշին Jet Fusion 5200-ի հավաքման խցիկից: Համակարգը չհալված փոշին պահում է առանձին տարայի մեջ՝ վերօգտագործման կամ այլ կիրառությունների համար վերամշակման համար:
Ընկերությունները կարող են օգուտ քաղել ավտոմատացումից, եթե այն կարող է կիրառվել հետմշակման փուլերի մեծ մասի համար: DyeMansion-ը առաջարկում է փոշու հեռացման, մակերեսի նախապատրաստման և ներկման համակարգեր: PowerFuse S համակարգը բեռնում է մասերը, գոլորշու միջոցով մշակում հարթ մասերը և բեռնաթափում դրանք: Ընկերությունը տրամադրում է չժանգոտվող պողպատե դարակ մասերը կախելու համար, ինչը կատարվում է ձեռքով: PowerFuse S համակարգը կարող է ստեղծել ներարկման կաղապարի նման մակերես:
Արդյունաբերության առջև ծառացած ամենամեծ մարտահրավերը ավտոմատացման առաջարկած իրական հնարավորությունների ըմբռնումն է: Եթե անհրաժեշտ է պատրաստել մեկ միլիոն պոլիմերային մաս, ավանդական ձուլման կամ ձուլման գործընթացները կարող են լինել լավագույն լուծումը, չնայած դա կախված է մասից: AM-ը հաճախ հասանելի է գործիքների արտադրության և փորձարկման առաջին արտադրական փուլի համար: Ավտոմատացված հետմշակման միջոցով հազարավոր մասեր կարող են հուսալիորեն և վերարտադրելիորեն արտադրվել AM-ի միջոցով, բայց այն կախված է մասից և կարող է պահանջել հատուկ լուծում:
AM-ը որևէ կապ չունի արդյունաբերության հետ: Շատ կազմակերպություններ ներկայացնում են հետաքրքիր հետազոտությունների և զարգացման արդյունքներ, որոնք կարող են հանգեցնել ապրանքների և ծառայությունների պատշաճ գործունեությանը: Ավիատիեզերական արդյունաբերության մեջ Relativity Space-ը արտադրում է մետաղական հավելանյութերի արտադրության ամենամեծ համակարգերից մեկը՝ օգտագործելով սեփական DED տեխնոլոգիան, որը ընկերությունը հույս ունի օգտագործել իր հրթիռների մեծ մասի արտադրության համար: Դրա Terran 1 հրթիռը կարող է 1250 կգ բեռ հասցնել Երկրի ցածր ուղեծիր: Relativity-ն նախատեսում է փորձարկային հրթիռ արձակել 2022 թվականի կեսերին և արդեն իսկ պլանավորում է ավելի մեծ, վերաօգտագործելի հրթիռ՝ Terran R անվամբ:
Relativity Space-ի Terran 1 և R հրթիռները նորարարական միջոց են՝ վերաիմաստավորելու, թե ինչպիսին կարող են լինել ապագա տիեզերական թռիչքները: Ադիատիվ արտադրության նախագծումը և օպտիմալացումը հետաքրքրություն են առաջացրել այս զարգացման նկատմամբ: Ընկերությունը պնդում է, որ այս մեթոդը 100 անգամ կրճատում է մասերի քանակը՝ համեմատած ավանդական հրթիռների հետ: Ընկերությունը նաև պնդում է, որ կարող է հրթիռներ արտադրել հումքից 60 օրվա ընթացքում: Սա հիանալի օրինակ է բազմաթիվ մասերի մեկի մեջ միավորման և մատակարարման շղթան մեծապես պարզեցնելու:
Ստոմատոլոգիական արդյունաբերության մեջ հավելումային արտադրությունն օգտագործվում է պսակներ, կամուրջներ, վիրաբուժական հորատման ձևանմուշներ, մասնակի պրոթեզներ և ուղղորդիչներ պատրաստելու համար: Align Technology-ն և SmileDirectClub-ը օգտագործում են 3D տպագրություն՝ ջերմաֆորմացնող թափանցիկ պլաստիկ ուղղորդիչների մասեր արտադրելու համար: Invisalign ապրանքանիշի արտադրանքի արտադրող Align Technology-ն օգտագործում է 3D Systems լոգարաններում առկա ֆոտոպոլիմերացման համակարգերի մեծ մասը: 2021 թվականին ընկերությունը հայտարարեց, որ 1998 թվականին FDA-ի կողմից հաստատում ստանալուց ի վեր բուժել է ավելի քան 10 միլիոն հիվանդի: Եթե հիվանդի տիպիկ բուժումը բաղկացած է 10 ուղղորդիչից, ինչը ցածր գնահատական ​​է, ապա ընկերությունը արտադրել է 100 միլիոն կամ ավելի AM մասեր: FRP մասերը դժվար է վերամշակել, քանի որ դրանք ջերմակայուն են: SmileDirectClub-ը օգտագործում է HP Multi Jet Fusion (MJF) համակարգը՝ ջերմապլաստիկ մասեր արտադրելու համար, որոնք կարող են վերամշակվել այլ կիրառությունների համար:
Պատմականորեն, VPP-ն չի կարողացել արտադրել բարակ, թափանցիկ մասեր՝ ամրության հատկություններով, որոնք կարող էին օգտագործվել որպես օրթոդոնտիկ սարքավորումներ: 2021 թվականին LuxCreo-ն և Graphy-ն թողարկեցին հնարավոր լուծում: Փետրվարի դրությամբ Graphy-ն ունի FDA-ի հաստատում ատամնաբուժական սարքավորումների ուղղակի 3D տպագրության համար: Եթե դրանք տպեք անմիջապես, ամբողջ գործընթացը համարվում է ավելի կարճ, ավելի հեշտ և հնարավոր է՝ ավելի քիչ ծախսատար:
Վաղ շրջանի զարգացումներից մեկը, որը մեծ ուշադրություն գրավեց լրատվամիջոցների կողմից, եռաչափ տպագրության կիրառումն էր խոշոր շինարարական աշխատանքների համար, ինչպիսիք են բնակարանաշինությունը: Հաճախ տան պատերը տպագրվում են էքստրուզիայի միջոցով: Տան մնացած բոլոր մասերը, ներառյալ հատակները, առաստաղները, տանիքները, աստիճանները, դռները, պատուհանները, կենցաղային տեխնիկան, պահարանները և սեղանադիրները, պատրաստվել են ավանդական մեթոդներով և նյութերով: Եռաչափ տպագրված պատերը կարող են բարձրացնել էլեկտրաէներգիայի, լուսավորության, ջրամատակարարման, օդատարների և ջեռուցման ու օդորակման համար նախատեսված օդափոխման անցքերի տեղադրման արժեքը: Բետոնե պատի ներքին և արտաքին հարդարումն ավելի դժվար է, քան ավանդական պատի դիզայնով: Տան արդիականացումը եռաչափ տպագրված պատերով նույնպես կարևոր նկատառում է:
Օուք Ռիջի ազգային լաբորատորիայի հետազոտողները ուսումնասիրում են, թե ինչպես կարելի է էներգիա կուտակել 3D տպիչով տպված պատերում: Շինարարության ընթացքում պատի մեջ խողովակներ տեղադրելով՝ ջուրը կարող է հոսել դրա միջով՝ ջեռուցման և սառեցման համար: Այս հետազոտությունների և զարգացման նախագիծը հետաքրքիր և նորարարական է, բայց դեռևս մշակման վաղ փուլում է։ Այս հետազոտությունների և զարգացման նախագիծը հետաքրքիր և նորարարական է, բայց դեռևս մշակման վաղ փուլում է։Այս հետազոտական ​​նախագիծը հետաքրքիր և նորարարական է, բայց դեռևս մշակման վաղ փուլում է։Այս հետազոտական ​​նախագիծը հետաքրքիր և նորարարական է, բայց դեռևս մշակման վաղ փուլում է։
Մեզանից շատերը դեռևս ծանոթ չեն շենքերի մասերի կամ այլ մեծ առարկաների եռաչափ տպագրության տնտեսագիտությանը: Այս տեխնոլոգիան օգտագործվել է որոշ կամուրջներ, ծածկեր, այգու նստարաններ և շենքերի ու արտաքին միջավայրի դեկորատիվ տարրեր արտադրելու համար: Կարծիք կա, որ փոքր մասշտաբներով (մի քանի սանտիմետրից մինչև մի քանի մետր) ադապտիվ արտադրության առավելությունները վերաբերում են նաև մեծածավալ եռաչափ տպագրությանը: Ադապտիվ արտադրության օգտագործման հիմնական առավելություններն են բարդ ձևերի և առանձնահատկությունների ստեղծումը, մասերի քանակի կրճատումը, նյութի և քաշի կրճատումը և արտադրողականության բարձրացումը: Եթե ադապտիվ արտադրությունը արժեք չի ավելացնում, դրա օգտակարությունը պետք է կասկածի տակ դրվի:
2021 թվականի հոկտեմբերին Stratasys-ը ձեռք բերեց Xaar 3D-ի մնացած 55% բաժնեմասը, որը բրիտանական արդյունաբերական թանաքային տպիչներ արտադրող Xaar-ի դուստր ձեռնարկությունն է: Stratasys-ի պոլիմերային PBF տեխնոլոգիան, որը կոչվում է Selective Absorbtion Fusion, հիմնված է Xaar թանաքային տպագրական գլխիկների վրա: Stratasys H350 մեքենան մրցակցում է HP MJF համակարգի հետ:
Desktop Metal-ի գնումը տպավորիչ էր։ 2021 թվականի փետրվարին ընկերությունը ձեռք բերեց Envisiontec-ը, որը արդյունաբերական հավելանյութերի արտադրության համակարգերի երկարամյա արտադրող է։ 2021 թվականի մայիսին ընկերությունը ձեռք բերեց Adaptive3D-ն, որը ճկուն VPP պոլիմերների մշակող ընկերություն է։ 2021 թվականի հուլիսին Desktop Metal-ը ձեռք բերեց Aerosint-ը, որը բազմանյութային փոշեպատման վերաներկման գործընթացների մշակող ընկերություն է։ Ամենամեծ ձեռքբերումը տեղի ունեցավ օգոստոսին, երբ Desktop Metal-ը 575 միլիոն դոլարով գնեց մրցակից ExOne-ը։
ExOne-ի ձեռքբերումը Desktop Metal-ի կողմից միավորում է մետաղական BJT համակարգերի երկու հայտնի արտադրողների: Ընդհանուր առմամբ, տեխնոլոգիան դեռևս չի հասել այն մակարդակին, որը շատերը կարծում են: Ընկերությունները շարունակում են լուծել այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են կրկնելիությունը, հուսալիությունը և առաջացող խնդիրների արմատական ​​պատճառը հասկանալը: Այնուամենայնիվ, եթե խնդիրները լուծվեն, տեխնոլոգիայի համար դեռևս կա տեղ ավելի մեծ շուկաներ հասնելու համար: 2021 թվականի հուլիսին 3DEO-ն, որը ծառայություններ մատուցող ընկերություն է, որն օգտագործում է սեփական 3D տպագրության համակարգ, հայտարարեց, որ իր մեկ միլիոներորդ օրինակն է առաքել հաճախորդներին:
Ծրագրային ապահովման և ամպային հարթակների մշակողները զգալի աճ են գրանցել հավելումային արտադրության ոլորտում: Սա հատկապես ճիշտ է արտադրողականության կառավարման համակարգերի (ԱԿՀ) համար, որոնք հետևում են ԱԿ արժեքային շղթային: 3D Systems-ը համաձայնվել է ձեռք բերել Oqton-ը 2021 թվականի սեպտեմբերին 180 միլիոն դոլարով: Հիմնադրված 2017 թվականին, Oqton-ը տրամադրում է ամպային լուծումներ՝ աշխատանքային հոսքը բարելավելու և ԱԿ արդյունավետությունը բարձրացնելու համար: Materialize-ը ձեռք բերեց Link3D-ն 2021 թվականի նոյեմբերին 33.5 միլիոն դոլարով: Ինչպես Oqton-ը, Link3D-ի ամպային հարթակը հետևում է աշխատանքին և պարզեցնում ԱԿ աշխատանքային հոսքը:
2021 թվականի վերջին ձեռքբերումներից մեկը ASTM International-ի կողմից Wohlers Associates-ի ձեռքբերումն է: Միասին նրանք աշխատում են Wohlers ապրանքանիշն օգտագործելու ուղղությամբ՝ ամբողջ աշխարհում AM-ի ավելի լայն կիրառմանը նպաստելու համար: ASTM AM Գերազանցության Կենտրոնի միջոցով Wohlers Associates-ը կշարունակի պատրաստել Wohlers զեկույցներ և այլ հրապարակումներ, ինչպես նաև մատուցել խորհրդատվական ծառայություններ, շուկայի վերլուծություն և ուսուցում:
Հավելանյութերի արտադրության արդյունաբերությունը հասունացել է, և շատ ոլորտներ օգտագործում են այս տեխնոլոգիան լայն շրջանակի կիրառությունների համար: Սակայն 3D տպագրությունը չի փոխարինի արտադրության մյուս ձևերի մեծ մասին: Դրա փոխարեն, այն օգտագործվում է նոր տեսակի արտադրանք և բիզնես մոդելներ ստեղծելու համար: Կազմակերպությունները օգտագործում են 3D տպագրությունը (AM)՝ մասերի քաշը նվազեցնելու, արտադրական ժամանակը և գործիքների արժեքը կրճատելու, ինչպես նաև արտադրանքի անհատականացումը և կատարողականը բարելավելու համար: Ակնկալվում է, որ հավելանյութերի արտադրության արդյունաբերությունը կշարունակի իր աճի հետագիծը՝ նոր ընկերությունների, արտադրանքի, ծառայությունների, կիրառությունների և օգտագործման դեպքերի ի հայտ գալով, որոնք հաճախ գլխապտույտ արագությամբ են ի հայտ գալիս: