Кошумча өндүрүш, ошондой эле 3D басып чыгаруу деп да аталат, коммерциялык максатта колдонулгандан бери дээрлик 35 жылдан бери өнүгүп келе жатат. Аэрокосмос, автомобиль, коргонуу, энергетика, транспорт, медициналык, стоматологиялык жана керектөөчү тармактарда кошумча өндүрүш кеңири колдонулууда.
Мындай кеңири колдонулушу менен, кошумча өндүрүш баарына бирдей чечим эмес экени айдан ачык. ISO/ASTM 52900 терминологиялык стандартына ылайык, дээрлик бардык коммерциялык кошумча өндүрүш системалары жети процесстик категориянын бирине кирет. Аларга материалды экструзиялоо (MEX), ваннада фотополимерлештирүү (VPP), порошок катмарын эритүү (PBF), байланыштыруучу чачыратуу (BJT), материалды чачыратуу (MJT), багытталган энергияны чөктүрүү (DED) жана барактарды ламинациялоо (SHL) кирет. Бул жерде алар бирдиктин сатылышына негизделген популярдуулук боюнча иргелет.
Инженерлер жана менеджерлер сыяктуу тармактын адистеринин саны өсүп баратат, алар кошумча өндүрүш качан продуктуну же процессти жакшыртууга жардам бере аларын жана качан жардам бере албасын үйрөнүп жатышат. Тарыхый жактан алганда, кошумча өндүрүштү ишке ашыруу боюнча негизги демилгелер технология менен тажрыйбалуу инженерлерден келип чыккан. Менеджмент кошумча өндүрүштүн өндүрүмдүүлүктү кантип жогорулата аларын, жеткирүү мөөнөтүн кыскартып, жаңы бизнес мүмкүнчүлүктөрүн түзө аларын көрсөткөн дагы көптөгөн мисалдарды көрүп жатат. AM өндүрүштүн көпчүлүк салттуу түрлөрүн алмаштырбайт, бирок ишкердин продуктуну иштеп чыгуу жана өндүрүш мүмкүнчүлүктөрүнүн арсеналынын бир бөлүгүнө айланат.
Кошумча өндүрүштүн микрофлюидиктерден баштап ири масштабдуу курулушка чейин кеңири колдонулушу бар. АМнын пайдасы тармакка, колдонууга жана талап кылынган көрсөткүчтөргө жараша өзгөрүп турат. Колдонуу учуруна карабастан, уюмдар АМды ишке ашыруу үчүн жакшы себептерге ээ болушу керек. Эң кеңири таралгандары - концептуалдык моделдөө, дизайнды текшерүү жана ылайыктуулугун жана функционалдуулугун текшерүү. Барган сайын көбүрөөк компаниялар аны массалык өндүрүш үчүн, анын ичинде заказ боюнча продукцияны иштеп чыгуу үчүн куралдарды жана тиркемелерди түзүү үчүн колдонуп жатышат.
Аэрокосмостук колдонмолор үчүн салмак негизги фактор болуп саналат. НАСАнын Маршалл космостук учуу борборунун маалыматы боюнча, 0,45 кг жүктү Жердин орбитасына чыгаруу болжол менен 10 000 долларды түзөт. Спутниктердин салмагын азайтуу учуруу чыгымдарын үнөмдөөгө мүмкүндүк берет. Тиркелген сүрөттө бир нече толкун өткөргүчтөрдү бир бөлүккө бириктирген Swissto12 металл AM бөлүгү көрсөтүлгөн. AM менен салмак 0,08 кгдан азыраакка чейин азаят.
Кошумча өндүрүш энергетика тармагындагы баалуулуктар чынжырынын бардык этабында колдонулат. Айрым компаниялар үчүн AMди колдонуунун бизнес-принципи - эң кыска убакыттын ичинде мүмкүн болушунча эң жакшы продуктуну түзүү үчүн долбоорлорду тез арада кайталоо. Мунай жана газ тармагында бузулган тетиктер же агрегаттар саатына миңдеген доллар же андан көп өндүрүмдүүлүктүн жоголушуна алып келиши мүмкүн. Ишти калыбына келтирүү үчүн AMди колдонуу өзгөчө жагымдуу болушу мүмкүн.
DED системаларын чыгаруучу ири MX3D компаниясы түтүктөрдү оңдоочу куралдын прототибин чыгарды. Компаниянын маалыматы боюнча, бузулган түтүк күнүнө 100 000 евродон 1 000 000 еврого чейин (113 157-1 131 570 доллар) чыгым алып келиши мүмкүн. Кийинки бетте көрсөтүлгөн арматура CNC бөлүгүн рамка катары колдонот жана түтүктүн айланасын ширетүү үчүн DEDди колдонот. AM минималдуу калдыктар менен жогорку чөкмө ылдамдыгын камсыз кылат, ал эми CNC керектүү тактыкты камсыз кылат.
2021-жылы Түндүк деңизиндеги TotalEnergies мунай платформасына 3D басылган суу каптамасы орнотулган. Суу кургаткычтар курулуп жаткан кудуктарда углеводороддорду калыбына келтирүүнү көзөмөлдөө үчүн колдонулган маанилүү элемент болуп саналат. Бул учурда, кошумча өндүрүштү колдонуунун артыкчылыктары салттуу согулган суу кургаткычтарга салыштырмалуу даярдоо мөөнөтүн кыскартуу жана зыяндуу заттардын чыгарылышын 45% га азайтуу болуп саналат.
Кошумча өндүрүштүн дагы бир бизнес-аргументи - кымбат баалуу шаймандарды азайтуу. Phone Scope телефонуңуздун камерасын телескопко же микроскопко туташтырган түзмөктөр үчүн дижископтук адаптерлерди иштеп чыкты. Жыл сайын жаңы телефондор чыгарылып, компаниялардан адаптерлердин жаңы линиясын чыгарууну талап кылат. AMди колдонуу менен, компания жаңы телефондор чыгарылганда алмаштырылышы керек болгон кымбат шаймандарга акча үнөмдөй алат.
Кандайдыр бир процессте же технологияда болгондой эле, кошумча өндүрүш жаңы же башкача деп эсептелгендиктен колдонулбашы керек. Бул продукцияны иштеп чыгууну жана/же өндүрүш процесстерин жакшыртуу үчүн жасалат. Ал баалуулук кошушу керек. Башка бизнес учурларынын мисалдарына заказ боюнча жасалган продукциялар жана массалык түрдө ыңгайлаштыруу, татаал функционалдуулук, интеграцияланган тетиктер, азыраак материал жана салмак жана жакшыртылган аткаруу кирет.
AM өзүнүн өсүү потенциалын ишке ашыруу үчүн кыйынчылыктарды чечүү керек. Көпчүлүк өндүрүш колдонмолору үчүн процесс ишенимдүү жана кайталануучу болушу керек. Тетиктердин жана таянычтардын материалын алып салууну жана андан кийинки иштетүүнү автоматташтыруунун кийинки ыкмалары жардам берет. Автоматташтыруу ошондой эле өндүрүмдүүлүктү жогорулатат жана тетиктин баасын төмөндөтөт.
Эң кызыктуу багыттардын бири - порошокту алып салуу жана бүтүрүү сыяктуу кайра иштетүүдөн кийинки автоматташтыруу. Колдонмолорду массалык түрдө өндүрүү процессин автоматташтыруу менен бир эле технологияны миңдеген жолу кайталоого болот. Көйгөй автоматташтыруунун белгилүү бир ыкмалары тетиктин түрүнө, өлчөмүнө, материалына жана процессине жараша өзгөрүшү мүмкүн экендигинде. Мисалы, автоматташтырылган тиш таажыларын кайра иштетүү ракета кыймылдаткычынын тетиктерин кайра иштетүүдөн абдан айырмаланат, бирок экөө тең металлдан жасалышы мүмкүн.
Тетиктер AM үчүн оптималдаштырылгандыктан, көп учурда өркүндөтүлгөн функциялар жана ички каналдар кошулат. PBF үчүн негизги максат - порошоктун 100% алып салуу. Solukon автоматтык түрдө порошокту алып салуу системаларын чыгарат. Компания курулуш пластинасына бекитилген металл тетиктерди айландыруучу жана термелүүчү Smart Powder Recovery (SRP) деп аталган технологияны иштеп чыккан. Айлануу жана термелүү тетиктин CAD модели менен башкарылат. Тетиктерди так жылдыруу жана чайкауу менен, кармалган порошок дээрлик суюктук сыяктуу агат. Бул автоматташтыруу кол эмгегин азайтат жана порошокту алып салуунун ишенимдүүлүгүн жана кайталанышын жакшырта алат.
Кол менен порошокту алып салуунун көйгөйлөрү жана чектөөлөрү, аз өлчөмдө болсо да, массалык өндүрүш үчүн AMди колдонуунун мүмкүнчүлүгүн чектеп коюшу мүмкүн. Solukon металл порошогун алып салуу системалары инерттүү атмосферада иштей алат жана колдонулбаган порошокту AM машиналарында кайра колдонуу үчүн чогулта алат. Solukon кардарлар арасында сурамжылоо жүргүзүп, 2021-жылдын декабрь айында эки эң чоң көйгөй - бул эмгекти коргоо жана кайра жаратуу экендигин көрсөткөн изилдөө жарыялаган.
PBF чайыр конструкцияларынан порошокту кол менен алып салуу көп убакытты талап кылышы мүмкүн. DyeMansion жана PostProcess Technologies сыяктуу компаниялар порошокту автоматтык түрдө алып салуу үчүн кайра иштетүү системаларын куруп жатышат. Көптөгөн кошумча өндүрүш тетиктерин ашыкча порошокту алып салуу үчүн чөйрөнү оодарып, чыгарып салган системага жүктөөгө болот. HP компаниясынын Jet Fusion 5200 куруучу камерасынан порошокту 20 мүнөттүн ичинде алып сала турган өзүнүн системасы бар. Система эритилбеген порошокту кайра колдонуу же башка колдонмолор үчүн кайра иштетүү үчүн өзүнчө идиште сактайт.
Эгерде автоматташтыруу кайра иштетүүдөн кийинки кадамдардын көпчүлүгүнө колдонулса, компаниялар андан пайда көрө алышат. DyeMansion порошокту кетирүү, бетти даярдоо жана сырдоо үчүн системаларды сунуштайт. PowerFuse S системасы тетиктерди жүктөйт, жылмакай тетиктерди буулантат жана аларды түшүрөт. Компания тетиктерди илүү үчүн дат баспас болоттон жасалган текче менен камсыз кылат, ал кол менен жасалат. PowerFuse S системасы инжекциялык калыпка окшош бетти жасай алат.
Тармактын алдында турган эң чоң кыйынчылык - автоматташтыруу сунуштаган реалдуу мүмкүнчүлүктөрдү түшүнүү. Эгерде миллион полимер тетиктерин жасоо керек болсо, салттуу куюу же калыптоо процесстери эң жакшы чечим болушу мүмкүн, бирок бул тетикке жараша болот. AM көбүнчө куралдарды өндүрүүдө жана сыноодо биринчи өндүрүштүк цикл үчүн жеткиликтүү. Автоматташтырылган кийинки иштетүү аркылуу миңдеген тетиктерди AMди колдонуу менен ишенимдүү жана кайталап чыгарууга болот, бирок ал тетиктерге мүнөздүү жана жекече чечимди талап кылышы мүмкүн.
AMдин өнөр жайга эч кандай тиешеси жок. Көптөгөн уюмдар продукциялардын жана кызматтардын туура иштешине алып келе турган кызыктуу изилдөө жана иштеп чыгуу натыйжаларын сунушташат. Аэрокосмос тармагында Relativity Space компаниясы өзүнүн ракеталарынын көпчүлүгүн өндүрүү үчүн колдонула турган менчик DED технологиясын колдонуу менен эң ири металл кошулмаларын өндүрүү системаларынын бирин чыгарат. Анын Terran 1 ракетасы Жердин төмөнкү орбитасына 1250 кг жүктү жеткире алат. Relativity 2022-жылдын ортосунда сыноо ракетасын учурууну пландаштырууда жана буга чейин Terran R деп аталган чоңураак, кайра колдонулуучу ракетаны пландаштырууда.
Relativity Space компаниясынын Terran 1 жана R ракеталары келечектеги космостук учуулар кандай болушу мүмкүн экенин кайрадан элестетүүнүн инновациялык жолу болуп саналат. Кошумча өндүрүштү долбоорлоо жана оптималдаштыруу бул иштеп чыгууга кызыгууну жаратты. Компания бул ыкма салттуу ракеталарга салыштырмалуу тетиктердин санын 100 эсеге азайтат деп ырастайт. Ошондой эле компания чийки заттан 60 күндүн ичинде ракеталарды чыгара аларын ырастайт. Бул көптөгөн тетиктерди бир нерсеге бириктирүүнүн жана жеткирүү чынжырын бир топ жөнөкөйлөтүүнүн эң сонун мисалы.
Стоматологиялык тармакта кошумча өндүрүш коронкаларды, көпүрөлөрдү, хирургиялык бургулоо шаблондорун, жарым-жартылай протездерди жана элайнерлерди жасоо үчүн колдонулат. Align Technology жана SmileDirectClub тунук пластик элайнерлерди термоформалоо үчүн тетиктерди өндүрүү үчүн 3D басып чыгарууну колдонушат. Invisalign брендинин продукцияларын өндүрүүчү Align Technology 3D Systems ванналарында көптөгөн фотополимерлөө системаларын колдонот. 2021-жылы компания 1998-жылы FDAнын бекитүүсүн алгандан бери 10 миллиондон ашык бейтапты дарылаганын билдирген. Эгерде типтүү бейтаптын дарылоосу 10 элайнерден турса, бул төмөн баа, анда компания 100 миллион же андан көп AM тетиктерин чыгарган. FRP тетиктерин кайра иштетүү кыйын, анткени алар термосеттик. SmileDirectClub башка колдонмолор үчүн кайра иштетиле турган термопластикалык тетиктерди өндүрүү үчүн HP Multi Jet Fusion (MJF) системасын колдонот.
Тарыхый жактан алганда, VPP ортодонтиялык шаймандар катары колдонуу үчүн бекемдик касиеттери бар жука, тунук тетиктерди чыгара алган эмес. 2021-жылы LuxCreo жана Graphy мүмкүн болгон чечимди чыгарышкан. Февраль айынан тартып Graphy стоматологиялык шаймандарды түз 3D басып чыгаруу үчүн FDA тарабынан бекитилген. Эгер сиз аларды түз басып чыгарсаңыз, баштан аяк процесс кыска, жеңил жана потенциалдуу түрдө арзаныраак деп эсептелет.
Маалымат каражаттарынын көңүлүн бурган алгачкы өнүгүү турак жай сыяктуу ири масштабдуу курулуш колдонмолорунда 3D басып чыгарууну колдонуу болду. Көп учурда үйдүн дубалдары экструзия жолу менен басылып чыгарылат. Үйдүн башка бардык бөлүктөрү, анын ичинде полдор, шыптар, чатырлар, тепкичтер, эшиктер, терезелер, тиричилик техникалары, шкафтар жана стол үстүнкү беттер салттуу ыкмалар жана материалдар менен жасалган. 3D басылган дубалдар электр энергиясын, жарыктандырууну, сантехниканы, аба өткөргүчтөрдү жана жылытуу жана кондиционерлөө үчүн желдеткичтерди орнотуунун баасын жогорулатышы мүмкүн. Бетон дубалдын ички жана тышкы жасалгасын салттуу дубал дизайнына караганда бүтүрүү кыйыныраак. 3D басылган дубалдар менен үйдү модернизациялоо да маанилүү маселе болуп саналат.
Оак Ридж улуттук лабораториясынын изилдөөчүлөрү 3D басылган дубалдарда энергияны кантип сактоону изилдеп жатышат. Курулуш учурунда дубалга түтүктөрдү киргизүү менен, жылытуу жана муздатуу үчүн суу агып өтө алат. Бул илимий-изилдөө жана иштеп чыгуу долбоору кызыктуу жана инновациялык, бирок ал дагы эле өнүгүүнүн алгачкы баскычында турат. Бул илимий-изилдөө жана иштеп чыгуу долбоору кызыктуу жана инновациялык, бирок ал дагы эле өнүгүүнүн алгачкы баскычында турат.Бул изилдөө долбоору кызыктуу жана инновациялык, бирок ал дагы эле иштеп чыгуунун алгачкы баскычында.Бул изилдөө долбоору кызыктуу жана инновациялык, бирок дагы эле иштеп чыгуунун алгачкы баскычында.
Көпчүлүгүбүз имараттын тетиктерин же башка чоң объектилерди 3D басып чыгаруунун экономикасы менен али тааныш эмеспиз. Бул технология имараттар жана сырткы чөйрө үчүн кээ бир көпүрөлөрдү, чатырларды, парк отургучтарын жана декоративдик элементтерди жасоодо колдонулган. Кичинекей масштабда (бир нече сантиметрден бир нече метрге чейин) кошумча өндүрүштүн артыкчылыктары ири масштабдуу 3D басып чыгарууга да тиешелүү деп эсептелет. Кошумча өндүрүштү колдонуунун негизги артыкчылыктары татаал формаларды жана өзгөчөлүктөрдү түзүү, тетиктердин санын азайтуу, материалды жана салмакты азайтуу жана өндүрүмдүүлүктү жогорулатуу болуп саналат. Эгерде AM баалуулук кошпосо, анын пайдалуулугуна шек келтирүү керек.
2021-жылдын октябрь айында Stratasys компаниясы британиялык өнөр жайлык сыя агымдуу принтер өндүрүүчүсү Xaar компаниясынын туунду компаниясы Xaar 3D компаниясынын калган 55% үлүшүн сатып алган. Stratasys компаниясынын Selective Absorbion Fusion деп аталган полимердик PBF технологиясы Xaar сыя агымдуу басып чыгаруу баштарына негизделген. Stratasys H350 машинасы HP MJF системасы менен атаандашат.
Desktop Metal сатып алуу таасирдүү болду. 2021-жылдын февраль айында компания көптөн бери өнөр жайлык кошумча өндүрүш системаларын өндүрүүчү Envisiontec компаниясын сатып алган. 2021-жылдын май айында компания ийкемдүү VPP полимерлерин иштеп чыгуучу Adaptive3D компаниясын сатып алган. 2021-жылдын июль айында Desktop Metal көп материалдуу порошок менен каптоо процесстерин иштеп чыгуучу Aerosint компаниясын сатып алган. Эң ири сатып алуу август айында Desktop Metal атаандашы ExOne компаниясын 575 миллион долларга сатып алганда болгон.
Desktop Metal компаниясынын ExOne компаниясын сатып алышы металл BJT системаларын чыгарган эки белгилүү өндүрүүчүнү бириктирет. Жалпысынан алганда, технология али көптөр ойлогон деңгээлге жете элек. Компаниялар кайталануучулугу, ишенимдүүлүгү жана көйгөйлөр пайда болгондо алардын түпкү себебин түшүнүү сыяктуу маселелерди чечүүнү улантууда. Ошого карабастан, көйгөйлөр чечилсе, технологиянын ири рынокторго жетүүсүнө дагы эле мүмкүнчүлүк бар. 2021-жылдын июль айында менчик 3D басып чыгаруу системасын колдонгон кызмат көрсөтүүчү 3DEO миллиондон бир бөлүгүн кардарларга жөнөткөнүн билдирди.
Программалык камсыздоону жана булут платформасын иштеп чыгуучулар кошумча өндүрүш тармагында олуттуу өсүштү байкашты. Бул, айрыкча, AM баалуулук чынжырын көзөмөлдөгөн ишти башкаруу системаларына (MES) тиешелүү. 3D Systems 2021-жылдын сентябрь айында Oqton компаниясын 180 миллион долларга сатып алууга макул болду. 2017-жылы негизделген Oqton жумуш агымын жакшыртуу жана AM натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн булутка негизделген чечимдерди сунуштайт. 2021-жылдын ноябрь айында 33,5 миллион долларга сатылып алынган Link3Dди материалдаштырыңыз. Oqton сыяктуу эле, Link3D'нин булут платформасы жумушту көзөмөлдөп, AM жумуш агымын жөнөкөйлөтөт.
2021-жылдагы акыркы сатып алуулардын бири - ASTM International компаниясынын Wohlers Associates компаниясын сатып алышы. Алар биргелешип, дүйнө жүзү боюнча AMди кеңири жайылтууну колдоо үчүн Wohlers брендин пайдалануу үчүн иштеп жатышат. ASTM AM Мыктылык Борбору аркылуу Wohlers Associates Wohlers отчетторун жана башка басылмаларды чыгарууну, ошондой эле консультациялык кызматтарды, рынокту талдоону жана окутууну улантат.
Кошумча өндүрүш тармагы өнүктү жана көптөгөн тармактар ​​бул технологияны кеңири колдонмолор үчүн колдонуп жатышат. Бирок 3D басып чыгаруу өндүрүштүн башка түрлөрүнүн көпчүлүгүн алмаштырбайт. Тескерисинче, ал жаңы типтеги продукцияларды жана бизнес моделдерди түзүү үчүн колдонулат. Уюмдар тетиктердин салмагын азайтуу, жеткирүү убактысын жана шаймандардын чыгымдарын азайтуу, ошондой эле продукцияны персоналдаштырууну жана натыйжалуулукту жакшыртуу үчүн AM колдонушат. Кошумча өндүрүш тармагы көбүнчө кескин ылдамдыкта жаңы компаниялардын, продукциялардын, кызматтардын, тиркемелердин жана колдонуу учурларынын пайда болушу менен өсүү траекториясын улантат деп күтүлүүдө.