Aukaframleiðsla, einnig þekkt sem þrívíddarprentun, hefur haldið áfram að þróast í næstum 35 ár síðan hún var notuð í atvinnuskyni.Geimferða-, bíla-, varnar-, orku-, flutninga-, lækninga-, tannlækna- og neytendaiðnaðurinn notar aukefnaframleiðslu fyrir margs konar notkun.
Með svo víðtækri innleiðingu er ljóst að aukefnaframleiðsla er ekki einhlít lausn sem hentar öllum.Samkvæmt ISO/ASTM 52900 hugtakastaðlinum falla næstum öll aukaefnaframleiðslukerfi í atvinnuskyni í einn af sjö ferliflokkum.Þetta felur í sér efnisútpressun (MEX), baðljósfjölliðun (VPP), duftbeðssamruna (PBF), bindiefnisúðun (BJT), efnisúðun (MJT), stýrð orkuútfelling (DED) og laklaminering (SHL).Hér er þeim raðað eftir vinsældum miðað við einingasölu.
Vaxandi fjöldi iðnaðarmanna, þar á meðal verkfræðinga og stjórnenda, er að læra hvenær aukefnaframleiðsla getur hjálpað til við að bæta vöru eða ferli og hvenær ekki.Sögulega séð hafa stórar aðgerðir til að innleiða aukefnaframleiðslu komið frá verkfræðingum með reynslu af tækninni.Stjórnendur sjá fleiri dæmi um hvernig aukefnaframleiðsla getur bætt framleiðni, stytt afgreiðslutíma og skapað ný viðskiptatækifæri.AM mun ekki koma í stað flestra hefðbundinna framleiðsluforma, heldur verða hluti af vopnabúr frumkvöðlanna af vöruþróun og framleiðslugetu.
Aukaframleiðsla hefur fjölbreytt úrval af forritum, allt frá örvökva til stórbygginga.Ávinningurinn af AM er breytilegur eftir atvinnugreinum, forritum og frammistöðu sem krafist er.Stofnanir verða að hafa góðar ástæður fyrir því að innleiða AM, óháð notkunartilviki.Algengustu eru hugmyndagerð, hönnunarsannprófun og sannprófun á hæfi og virkni.Fleiri og fleiri fyrirtæki nota það til að búa til verkfæri og forrit fyrir fjöldaframleiðslu, þar á meðal sérsniðna vöruþróun.
Fyrir loftrýmisnotkun er þyngd stór þáttur.Það kostar um $ 10.000 að setja 0,45 kg farm á sporbraut um jörðu, samkvæmt Marshall Space Flight Center NASA.Með því að draga úr þyngd gervihnatta geturðu sparað skotkostnað.Meðfylgjandi mynd sýnir Swissto12 málm AM hluta sem sameinar nokkra bylgjuleiðara í einn hluta.Með AM minnkar þyngdin í minna en 0,08 kg.
Aukaframleiðsla er notuð um alla virðiskeðjuna í orkuiðnaðinum.Fyrir sum fyrirtæki er viðskiptahugsunin fyrir notkun AM að endurtaka verkefni fljótt til að búa til bestu mögulegu vöruna á sem skemmstum tíma.Í olíu- og gasiðnaði geta skemmdir hlutar eða samsetningar kostað þúsundir dollara eða meira í tapaða framleiðni á klukkustund.Notkun AM til að endurheimta starfsemi getur verið sérstaklega aðlaðandi.
Stór framleiðandi DED kerfa MX3D hefur gefið út frumgerð pípuviðgerðartækis.Skemmd leiðsla getur kostað á milli € 100.000 og € 1.000.000 ($113.157-$1.131.570) á dag, að sögn fyrirtækisins.Festingin sem sýnd er á næstu síðu notar CNC hluta sem ramma og notar DED til að sjóða ummál pípunnar.AM veitir háan útfellingarhraða með lágmarks sóun, en CNC veitir nauðsynlega nákvæmni.
Árið 2021 var þrívíddarprentað vatnshylki komið fyrir á TotalEnergies olíuborpalli í Norðursjó.Vatnsjakkar eru mikilvægur þáttur sem notaður er til að stjórna endurheimt kolvetnis í borholum í byggingu.Í þessu tilviki eru kostir þess að nota aukefnaframleiðslu styttri leiðslutíma og minni losun um 45% samanborið við hefðbundna svikna vatnsjakka.
Annað viðskiptatilvik fyrir aukefnaframleiðslu er fækkun dýrra verkfæra.Phone Scope hefur þróað digiscoping millistykki fyrir tæki sem tengja myndavél símans við sjónauka eða smásjá.Nýir símar koma út á hverju ári sem krefjast þess að fyrirtæki gefa út nýja línu af millistykki.Með því að nota AM getur fyrirtæki sparað peninga í dýrum verkfærum sem þarf að skipta út þegar nýir símar koma út.
Eins og með öll ferli eða tækni, ætti ekki að nota aukefnaframleiðslu þar sem það er talið nýtt eða öðruvísi.Þetta er til að bæta vöruþróun og/eða framleiðsluferla.Það ætti að auka verðmæti.Dæmi um önnur viðskiptatilvik eru sérsniðnar vörur og fjöldaaðlögun, flókin virkni, samþættir hlutar, minna efni og þyngd og bætt afköst.
Til að AM geti áttað sig á vaxtarmöguleikum sínum þarf að takast á við áskoranir.Fyrir flest framleiðsluforrit verður ferlið að vera áreiðanlegt og hægt að endurskapa.Síðari aðferðir við að gera sjálfvirkan fjarlægingu á efni í hlutum og stuðningi og eftirvinnslu munu hjálpa.Sjálfvirkni eykur einnig framleiðni og lækkar kostnað á hlut.
Eitt af þeim sviðum sem mestan áhuga eru á er sjálfvirkni eftirvinnslu eins og duftfjarlæging og frágangur.Með því að gera ferlið við fjöldaframleiðslu forrita sjálfvirkt er hægt að endurtaka sömu tækni þúsundir sinnum.Vandamálið er að sérstakar sjálfvirkniaðferðir geta verið mismunandi eftir tegund hluta, stærð, efni og ferli.Til dæmis er eftirvinnsla sjálfvirkra tannkróna mjög frábrugðin vinnslu eldflaugahreyflahluta, þó báðir geti verið úr málmi.
Vegna þess að hlutar eru fínstilltir fyrir AM er fullkomnari eiginleikum og innri rásum oft bætt við.Fyrir PBF er aðalmarkmiðið að fjarlægja 100% af duftinu.Solukon framleiðir sjálfvirk dufthreinsunarkerfi.Fyrirtækið hefur þróað tækni sem kallast Smart Powder Recovery (SRP) sem snýr og titrar málmhluta sem enn eru festir við byggingarplötuna.Snúningur og titringur er stjórnað af CAD líkani hlutans.Með því að hreyfa og hrista hlutana nákvæmlega rennur duftið sem fanga er nánast eins og vökvi.Þessi sjálfvirkni dregur úr handavinnu og getur bætt áreiðanleika og endurgerðanleika duftfjarlægingar.
Vandamálin og takmarkanir þess að fjarlægja duft handvirkt geta takmarkað hagkvæmni þess að nota AM til fjöldaframleiðslu, jafnvel í litlu magni.Solukon kerfi til að fjarlægja málmduft geta starfað í óvirku andrúmslofti og safnað ónotuðu dufti til endurnotkunar í AM vélum.Solukon framkvæmdi viðskiptavinakönnun og birti rannsókn í desember 2021 sem sýndi að tvö stærstu áhyggjuefnin eru vinnuheilbrigði og fjölbreytni.
Handvirkt fjarlægja duft úr PBF plastefni mannvirkjum getur verið tímafrekt.Fyrirtæki eins og DyeMansion og PostProcess Technologies eru að byggja eftirvinnslukerfi til að fjarlægja duft sjálfkrafa.Hægt er að hlaða mörgum íblöndunarhlutum í kerfi sem snýr við og kastar út miðlinum til að fjarlægja umfram duft.HP er með sitt eigið kerfi sem er sagt fjarlægja púður úr byggingarhólfinu Jet Fusion 5200 á 20 mínútum.Kerfið geymir óbrætt duft í sérstökum íláti til endurnotkunar eða endurvinnslu til annarra nota.
Fyrirtæki geta notið góðs af sjálfvirkni ef hægt er að beita henni í flest skref eftir vinnslu.DyeMansion býður upp á kerfi til að fjarlægja duft, undirbúa yfirborð og mála.PowerFuse S kerfið hleður hlutunum, gufar sléttu hlutana og losar þá.Fyrirtækið útvegar rekki úr ryðfríu stáli til að hengja upp hluta, sem er unninn í höndunum.PowerFuse S kerfið getur framleitt yfirborð svipað og sprautumót.
Stærsta áskorunin sem iðnaðurinn stendur frammi fyrir er að skilja raunveruleg tækifæri sem sjálfvirkni hefur upp á að bjóða.Ef búa þarf til milljón fjölliða hluta geta hefðbundin steypu- eða mótunarferli verið besta lausnin, þó það fari eftir hlutanum.AM er oft í boði fyrir fyrstu framleiðslukeyrslu í verkfæraframleiðslu og prófun.Með sjálfvirkri eftirvinnslu er hægt að framleiða þúsundir hluta á áreiðanlegan og endurskapanlegan hátt með AM, en það er hlutasértækt og gæti þurft sérsniðna lausn.
AM hefur ekkert með iðnað að gera.Margar stofnanir kynna áhugaverðar rannsóknir og þróunarniðurstöður sem geta leitt til þess að vörur og þjónustu virki rétt.Í geimferðaiðnaðinum framleiðir Relativity Space eitt stærsta málmaaukefnaframleiðslukerfi með sértækri DED tækni, sem fyrirtækið vonast til að verði notað til að framleiða meirihluta eldflauganna.Terran 1 eldflaugin getur skilað 1.250 kg farmi á lága sporbraut um jörðu.Relativity ætlar að skjóta á loft tilraunaeldflaug um mitt ár 2022 og er nú þegar að skipuleggja stærri, endurnýtanlega eldflaug sem kallast Terran R.
Terran 1 og R eldflaugarnar frá Relativity Space eru nýstárleg leið til að endurmynda hvernig geimflug í framtíðinni gæti litið út.Hönnun og hagræðing fyrir aukefnaframleiðslu vakti áhuga á þessari þróun.Fyrirtækið heldur því fram að þessi aðferð fækki hlutum um 100 sinnum miðað við hefðbundnar eldflaugar.Fyrirtækið segist einnig geta framleitt eldflaugar úr hráefni innan 60 daga.Þetta er frábært dæmi um að sameina marga hluta í einn og einfalda aðfangakeðjuna til muna.
Í tannlæknaiðnaðinum er aukefnaframleiðsla notuð til að búa til krónur, brýr, skurðborunarsniðmát, hlutagervitennur og aligners.Align Technology og SmileDirectClub nota 3D prentun til að framleiða hluta til að hitamótun glær plast aligners.Align Technology, framleiðandi vörumerkja Invisalign, notar mörg ljósfjölliðunarkerfa í 3D Systems böðum.Árið 2021 sagði fyrirtækið að það hefði meðhöndlað yfir 10 milljónir sjúklinga síðan það fékk FDA samþykki árið 1998. Ef meðferð dæmigerðs sjúklings samanstendur af 10 aligners, sem er lágt mat, hefur fyrirtækið framleitt 100 milljónir eða fleiri AM hluta.FRP hlutar eru erfiðir í endurvinnslu vegna þess að þeir eru hitastilltir.SmileDirectClub notar HP Multi Jet Fusion (MJF) kerfið til að framleiða hitaplasthluta sem hægt er að endurvinna til annarra nota.
Sögulega hefur VPP ekki getað framleitt þunna, gagnsæja hluta með styrkleikaeiginleikum til notkunar sem tannréttingatæki.Árið 2021 gáfu LuxCreo og Graphy út mögulega lausn.Frá og með febrúar hefur Graphy FDA samþykki fyrir beinni þrívíddarprentun á tannlæknatækjum.Ef þú prentar þær beint er allt ferlið talið styttra, auðveldara og hugsanlega ódýrara.
Snemma þróun sem vakti mikla athygli í fjölmiðlum var notkun þrívíddarprentunar í stórum byggingum eins og húsnæði.Oft eru veggir hússins prentaðir með extrusion.Allir aðrir hlutar hússins voru gerðir með hefðbundnum aðferðum og efnum, þar á meðal gólf, loft, þök, stigar, hurðir, gluggar, tæki, skápar og borðplötur.3D prentaðir veggir geta aukið kostnað við að setja upp rafmagn, lýsingu, pípulagnir, leiðslukerfi og loftræstingar fyrir hitun og loftkælingu.Það er erfiðara að ganga frá steyptum vegg að innan og utan en með hefðbundinni vegghönnun.Að nútímavæða heimili með þrívíddarprentuðum veggjum er einnig mikilvægt atriði.
Vísindamenn við Oak Ridge National Laboratory eru að rannsaka hvernig á að geyma orku í þrívíddarprentuðum veggjum.Með því að stinga rörum í vegginn á meðan á byggingu stendur getur vatn streymt í gegnum hann til upphitunar og kælingar. Þetta R&D verkefni er áhugavert og nýstárlegt, en það er enn á frumstigi þróunar. Þetta R&D verkefni er áhugavert og nýstárlegt, en það er enn á frumstigi þróunar.Þetta rannsóknarverkefni er áhugavert og nýstárlegt en er enn á frumstigi þróunar.Þetta rannsóknarverkefni er áhugavert og nýstárlegt en samt á frumstigi þróunar.
Flest okkar eru ekki enn kunnugir hagfræði þrívíddarprentunar byggingarhluta eða annarra stórra hluta.Tæknin hefur verið notuð til að framleiða nokkrar brýr, skyggni, garðbekki og skreytingar fyrir byggingar og útiumhverfi.Talið er að kostir aukefnaframleiðslu á litlum mælikvarða (frá nokkrum sentímetrum upp í nokkra metra) eigi við um þrívíddarprentun í stórum stíl.Helstu kostir þess að nota aukefnaframleiðslu eru að búa til flókin form og eiginleika, fækka hlutum, draga úr efni og þyngd og auka framleiðni.Ef AM bætir ekki við verðmæti ætti að efast um gagnsemi þess.
Í október 2021 keypti Stratasys eftirstandandi 55% hlut í Xaar 3D, dótturfélagi breska iðnaðar bleksprautuprentaraframleiðandans Xaar.Fjölliða PBF tækni Stratasys, sem kallast Selective Absorbion Fusion, er byggð á Xaar bleksprautuprenthausum.Stratasys H350 vélin keppir við HP MJF kerfið.
Að kaupa Desktop Metal var áhrifamikið.Í febrúar 2021 keypti fyrirtækið Envisiontec, sem hefur lengi verið framleiðandi framleiðslukerfa fyrir aukefni í iðnaði.Í maí 2021 keypti fyrirtækið Adaptive3D, þróunaraðila sveigjanlegra VPP fjölliða.Í júlí 2021 keypti Desktop Metal Aerosint, þróunaraðila margefna dufthúðunarferla.Stærstu kaupin komu í ágúst þegar Desktop Metal keypti keppinautinn ExOne fyrir 575 milljónir dollara.
Með kaupunum á ExOne af Desktop Metal koma saman tveir þekktir framleiðendur BJT-kerfa úr málmi.Almennt séð hefur tæknin ekki enn náð því stigi sem margir telja.Fyrirtæki halda áfram að taka á málum eins og endurtekningarhæfni, áreiðanleika og skilning á rótum vandamála þegar þau koma upp.Þrátt fyrir það, ef vandamálin eru leyst, er enn pláss fyrir tæknina til að ná til stærri markaða.Í júlí 2021 sagði 3DEO, þjónustuaðili sem notar sérstakt þrívíddarprentunarkerfi, að það hefði sent einn milljónasta til viðskiptavina.
Hönnuðir hugbúnaðar og skýjapalla hafa séð verulegan vöxt í aukefnaframleiðsluiðnaðinum.Þetta á sérstaklega við um árangursstjórnunarkerfi (MES) sem fylgjast með AM virðiskeðjunni.3D Systems samþykkti að kaupa Oqton í september 2021 fyrir 180 milljónir dala.Oqton var stofnað árið 2017 og býður upp á skýjatengdar lausnir til að bæta vinnuflæði og bæta AM skilvirkni.Materialize keypti Link3D í nóvember 2021 fyrir 33,5 milljónir dala.Eins og Oqton, fylgir skýjapallur Link3D vinnu og einfaldar AM vinnuflæðið.
Ein af nýjustu kaupunum árið 2021 eru kaup ASTM International á Wohlers Associates.Saman vinna þeir að því að nýta Wohlers vörumerkið til að styðja við víðtækari upptöku AM um allan heim.Í gegnum ASTM AM Center of Excellence munu Wohlers Associates halda áfram að framleiða Wohlers skýrslur og önnur rit, auk þess að veita ráðgjafaþjónustu, markaðsgreiningu og þjálfun.
Aukaframleiðsluiðnaðurinn hefur þroskast og margar atvinnugreinar nota tæknina fyrir margs konar notkun.En þrívíddarprentun kemur ekki í stað flestra annarra framleiðsluforma.Þess í stað er það notað til að búa til nýjar tegundir af vörum og viðskiptamódelum.Stofnanir nota AM til að draga úr þyngd hluta, draga úr afgreiðslutíma og verkfærakostnaði og bæta sérsniðna vöru og afköst.Búist er við að aukefnaframleiðslan haldi áfram vaxtarferli sínum með nýjum fyrirtækjum, vörum, þjónustu, forritum og notkunartilfellum sem koma fram, oft á ógnarhraða.