Priedų gamyba, dar žinoma kaip 3D spausdinimas, toliau vystėsi beveik 35 metus nuo komercinio naudojimo.Aviacijos, automobilių, gynybos, energetikos, transporto, medicinos, stomatologijos ir vartotojų pramonėje priedų gamyba naudojama įvairiems tikslams.
Taip plačiai pritaikius, aišku, kad priedų gamyba nėra universalus sprendimas.Pagal ISO/ASTM 52900 terminologijos standartą beveik visos komercinės priedų gamybos sistemos patenka į vieną iš septynių procesų kategorijų.Tai apima medžiagų ekstruziją (MEX), fotopolimerizaciją vonioje (VPP), miltelių sluoksnio lydymą (PBF), rišiklio purškimą (BJT), medžiagų purškimą (MJT), nukreiptą energijos nusodinimą (DED) ir lakštų laminavimą (SHL).Čia jie surūšiuoti pagal populiarumą pagal vienetų pardavimą.
Vis daugiau pramonės specialistų, įskaitant inžinierius ir vadybininkus, mokosi, kada priedų gamyba gali padėti pagerinti produktą ar procesą, o kada – ne.Istoriškai pagrindinės iniciatyvos diegti priedų gamybą kilo iš inžinierių, turinčių patirties naudojant šią technologiją.Vadovybė mato daugiau pavyzdžių, kaip priedų gamyba gali pagerinti našumą, sutrumpinti pristatymo laiką ir sukurti naujų verslo galimybių.AM nepakeis daugumos tradicinių gamybos formų, bet taps verslininko produktų kūrimo ir gamybos galimybių arsenalo dalimi.
Priedų gamyba turi platų pritaikymo spektrą – nuo ​​mikrofluidikos iki didelio masto statybos.AM pranašumai skiriasi priklausomai nuo pramonės šakos, taikymo ir reikalaujamo našumo.Organizacijos turi turėti rimtų priežasčių, kodėl taiko AM, neatsižvelgiant į naudojimo atvejį.Labiausiai paplitęs yra koncepcinis modeliavimas, dizaino patikrinimas ir tinkamumo bei funkcionalumo patikrinimas.Vis daugiau įmonių jį naudoja kurdamos įrankius ir programas masinei gamybai, įskaitant individualų produktų kūrimą.
Aviacijos ir kosmoso reikmėms svoris yra pagrindinis veiksnys.NASA Maršalo kosminių skrydžių centro duomenimis, 0,45 kg naudingo krovinio iškėlimas į Žemės orbitą kainuoja apie 10 000 USD.Sumažinus palydovų svorį galima sutaupyti paleidimo išlaidų.Pridedamame paveikslėlyje pavaizduota Swissto12 metalinė AM dalis, kuri sujungia kelis bangolaidžius į vieną dalį.Naudojant AM, svoris sumažėja iki mažiau nei 0,08 kg.
Energetikos pramonėje visoje vertės grandinėje naudojama priedų gamyba.Kai kurioms įmonėms AM naudojimo verslo reikalas yra greitai kartoti projektus, kad būtų sukurtas geriausias produktas per trumpiausią laiką.Naftos ir dujų pramonėje sugadintos dalys ar mazgai gali kainuoti tūkstančius dolerių ar daugiau dėl prarasto našumo per valandą.AM naudojimas operacijoms atkurti gali būti ypač patrauklus.
Pagrindinis DED sistemų gamintojas MX3D išleido vamzdžių remonto įrankio prototipą.Bendrovės teigimu, pažeistas vamzdynas gali kainuoti nuo 100 000 iki 1 000 000 eurų (113 157–1 131 570 USD) per dieną.Kitame puslapyje parodyta armatūra naudoja CNC dalį kaip rėmą ir naudoja DED, kad suvirintų vamzdžio perimetrą.AM užtikrina didelį nusodinimo greitį su minimaliomis atliekomis, o CNC užtikrina reikiamą tikslumą.
2021 m. 3D spausdintas vandens korpusas buvo sumontuotas TotalEnergies naftos platformoje Šiaurės jūroje.Vandens apvalkalai yra esminis elementas, naudojamas kontroliuojant angliavandenilių atgavimą statomuose šuliniuose.Šiuo atveju priedų gamybos pranašumai yra sutrumpėjęs pristatymo laikas ir 45 % mažesnės emisijos, palyginti su tradiciniais kaltiniais vandens apvalkalais.
Kitas priedų gamybos verslo pavyzdys yra brangių įrankių mažinimas.„Phone Scope“ sukūrė digiskopinius adapterius, skirtus įrenginiams, jungiantiems jūsų telefono kamerą su teleskopu ar mikroskopu.Kiekvienais metais išleidžiami nauji telefonai, todėl įmonės turi išleisti naują adapterių liniją.Naudodama AM, įmonė gali sutaupyti pinigų brangiems įrankiams, kuriuos reikia pakeisti išleidus naujus telefonus.
Kaip ir bet kuris procesas ar technologija, priedų gamyba neturėtų būti naudojama, nes ji laikoma nauja arba kitokia.Taip siekiama pagerinti produkto kūrimo ir (arba) gamybos procesus.Tai turėtų pridėti vertę.Kitų verslo atvejų pavyzdžiai apima individualius produktus ir masinį pritaikymą, sudėtingas funkcijas, integruotas dalis, mažiau medžiagų ir svorio bei pagerintą našumą.
Kad AM realizuotų savo augimo potencialą, reikia spręsti iššūkius.Daugumoje gamybos programų procesas turi būti patikimas ir atkuriamas.Vėlesni dalių ir atramų medžiagos pašalinimo ir tolesnio apdorojimo automatizavimo metodai padės.Automatizavimas taip pat padidina našumą ir sumažina vienos dalies kainą.
Viena iš didžiausią susidomėjimą keliančių sričių yra automatizavimas po apdorojimo, pavyzdžiui, miltelių pašalinimas ir apdaila.Automatizavus masinės aplikacijų gamybos procesą, ta pati technologija gali būti kartojama tūkstančius kartų.Problema ta, kad konkretūs automatizavimo metodai gali skirtis priklausomai nuo dalies tipo, dydžio, medžiagos ir proceso.Pavyzdžiui, automatizuotų dantų vainikėlių apdorojimas labai skiriasi nuo raketinių variklių dalių apdorojimo, nors abu gali būti pagaminti iš metalo.
Kadangi dalys yra optimizuotos AM, dažnai pridedamos pažangesnės funkcijos ir vidiniai kanalai.PBF pagrindinis tikslas yra pašalinti 100% miltelių.Solukon gamina automatines miltelių šalinimo sistemas.Bendrovė sukūrė technologiją, vadinamą „Smart Powder Recovery“ (SRP), kuri sukasi ir vibruoja metalines dalis, kurios vis dar yra pritvirtintos prie konstrukcijos plokštės.Sukimasis ir vibracija valdomi detalės CAD modeliu.Tiksliai judant ir purtant dalis, sugauti milteliai teka beveik kaip skystis.Ši automatika sumažina rankų darbą ir gali pagerinti miltelių pašalinimo patikimumą ir atkuriamumą.
Rankinio miltelių pašalinimo problemos ir apribojimai gali apriboti AM naudojimo masinei gamybai, net ir nedideliais kiekiais, perspektyvumą.Solukon metalo miltelių šalinimo sistemos gali veikti inertinėje atmosferoje ir surinkti nepanaudotus miltelius pakartotiniam naudojimui AM mašinose.„Solukon“ atliko klientų apklausą ir 2021 m. gruodžio mėn. paskelbė tyrimą, rodantį, kad du didžiausi susirūpinimą keliantys klausimai yra profesinė sveikata ir atkuriamumas.
Rankinis miltelių pašalinimas iš PBF dervos struktūrų gali užtrukti.Tokios įmonės kaip „DyeMansion“ ir „PostProcess Technologies“ kuria papildomo apdorojimo sistemas, kad automatiškai pašalintų miltelius.Daugelį priedų gamybos dalių galima įkelti į sistemą, kuri apverčia ir išstumia terpę, kad pašalintų miltelių perteklių.HP turi savo sistemą, kuri, kaip teigiama, pašalina miltelius iš Jet Fusion 5200 pastatymo kameros per 20 minučių.Sistema laiko neištirpusius miltelius atskiroje talpykloje pakartotiniam naudojimui arba perdirbimui kitoms reikmėms.
Įmonės gali gauti naudos iš automatizavimo, jei jį galima pritaikyti daugeliui tolesnio apdorojimo etapų.DyeMansion siūlo miltelių šalinimo, paviršiaus paruošimo ir dažymo sistemas.PowerFuse S sistema pakrauna dalis, išgaruoja lygias dalis ir jas iškrauna.Įmonė tiekia nerūdijančio plieno stelažus dalims pakabinti, kuri atliekama rankomis.PowerFuse S sistema gali pagaminti paviršių, panašų į įpurškimo formą.
Didžiausias iššūkis, su kuriuo susiduria pramonė, yra suprasti realias automatikos teikiamas galimybes.Jei reikia pagaminti milijoną polimerinių dalių, geriausias sprendimas gali būti tradiciniai liejimo ar formavimo procesai, nors tai priklauso nuo detalės.AM dažnai galima pirmą kartą gaminti įrankius gaminant ir bandant.Taikant automatinį tolesnį apdorojimą, naudojant AM galima patikimai ir atkuriamai pagaminti tūkstančius dalių, tačiau tai yra specifinė dalis ir gali prireikti pasirinktinio sprendimo.
AM neturi nieko bendra su pramone.Daugelis organizacijų pateikia įdomių tyrimų ir plėtros rezultatų, kurie gali lemti tinkamą produktų ir paslaugų veikimą.Aviacijos ir kosmoso pramonėje „Relativity Space“ gamina vieną didžiausių metalo priedų gamybos sistemų, naudodama patentuotą DED technologiją, kurią bendrovė tikisi panaudoti daugumai jos raketų gaminti.Jo raketa „Terran 1“ į žemą Žemės orbitą gali nugabenti 1250 kg naudingąją apkrovą.Relativity planuoja paleisti bandomąją raketą 2022 m. viduryje ir jau planuoja didesnę, daugkartinio naudojimo raketą, pavadintą Terran R.
Reliatyvumo erdvės „Terran 1“ ir „R“ raketos yra novatoriškas būdas iš naujo įsivaizduoti, kaip gali atrodyti ateities skrydžiai į kosmosą.Priedų gamybos dizainas ir optimizavimas sukėlė susidomėjimą šia plėtra.Bendrovė teigia, kad šis metodas, palyginti su tradicinėmis raketomis, sumažina dalių skaičių 100 kartų.Bendrovė taip pat teigia, kad gali pagaminti raketas iš žaliavų per 60 dienų.Tai puikus pavyzdys, kaip sujungti daug dalių į vieną ir labai supaprastinti tiekimo grandinę.
Odontologijos pramonėje priedų gamyba naudojama vainikėlių, tiltų, chirurginio gręžimo šablonų, dalinių protezų ir lygintuvų gamybai.„Align Technology“ ir „SmileDirectClub“ naudoja 3D spausdinimą gamindami dalis, skirtas termoformuoti skaidraus plastiko lygintuvams.„Align Technology“, gaminanti „Invisalign“ prekės ženklo produktus, naudoja daugelį fotopolimerizacijos sistemų „3D Systems“ voniose.2021 m. bendrovė teigė, kad nuo 1998 m., kai gavo FDA patvirtinimą, ji gydė daugiau nei 10 milijonų pacientų. Jei įprastas paciento gydymas susideda iš 10 lygintuvų, o tai yra maža apskaičiavimas, bendrovė pagamino 100 milijonų ar daugiau AM dalių.FRP dalis sunku perdirbti, nes jos yra termoreaktingos.SmileDirectClub naudoja HP ​​Multi Jet Fusion (MJF) sistemą termoplastinėms dalims, kurias galima perdirbti kitoms reikmėms, gaminti.
Istoriškai VPP negalėjo pagaminti plonų, skaidrių dalių, turinčių stiprumo savybių, skirtų naudoti kaip ortodontinius prietaisus.2021 m. „LuxCreo“ ir „Graphy“ išleido galimą sprendimą.Nuo vasario mėn. Graphy turi FDA patvirtinimą tiesioginiam odontologijos prietaisų 3D spausdinimui.Jei spausdinate juos tiesiogiai, galutinis procesas bus trumpesnis, lengvesnis ir galbūt pigesnis.
Ankstyvoji plėtra, sulaukusi daug žiniasklaidos dėmesio, buvo 3D spausdinimo naudojimas didelio masto statyboms, pavyzdžiui, būstui.Dažnai namo sienos spausdinamos ekstruzijos būdu.Visos kitos namo dalys buvo pagamintos naudojant tradicinius metodus ir medžiagas, įskaitant grindis, lubas, stogus, laiptus, duris, langus, prietaisus, spinteles ir stalviršius.3D spausdintos sienos gali padidinti elektros, apšvietimo, vandentiekio, ortakių ir šildymo bei oro kondicionavimo angų įrengimo išlaidas.Betoninės sienos vidaus ir išorės apdaila yra sudėtingesnė nei naudojant tradicinį sienų dizainą.Taip pat svarbu atnaujinti namus su 3D spausdintomis sienomis.
Oak Ridge nacionalinės laboratorijos mokslininkai tiria, kaip kaupti energiją 3D spausdintose sienose.Statybos metu į sieną įkišus vamzdžius, pro ją gali tekėti vanduo šildyti ir vėsinti. Šis MTEP projektas yra įdomus ir naujoviškas, tačiau jis vis dar yra pradiniame kūrimo etape. Šis MTEP projektas yra įdomus ir naujoviškas, tačiau jis vis dar yra pradiniame kūrimo etape.Šis mokslinių tyrimų projektas yra įdomus ir naujoviškas, tačiau jis vis dar yra pradiniame kūrimo etape.Šis tyrimo projektas yra įdomus ir novatoriškas, tačiau dar tik pradiniame kūrimo etape.
Daugelis iš mūsų dar nėra susipažinę su 3D spausdinimo pastato dalių ar kitų didelių objektų ekonomika.Ši technologija buvo panaudota gaminant kai kuriuos tiltus, tentus, parko suoliukus, dekoratyvinius elementus pastatams ir lauko aplinkai.Manoma, kad priedų gamybos mažuose masteliuose (nuo kelių centimetrų iki kelių metrų) pranašumai taikomi didelio masto 3D spausdinimui.Pagrindiniai priedų gamybos pranašumai yra sudėtingų formų ir savybių kūrimas, dalių skaičiaus mažinimas, medžiagų ir svorio mažinimas bei našumo didinimas.Jei AM nesukuria pridėtinės vertės, reikėtų suabejoti jo naudingumu.
2021 m. spalį Stratasys įsigijo likusius 55 % Didžiosios Britanijos pramoninių rašalinių spausdintuvų gamintojo Xaar dukterinės įmonės Xaar 3D akcijų.„Stratasys“ polimero PBF technologija, vadinama „Selective Absorbion Fusion“, pagrįsta „Xaar“ rašalinėmis spausdinimo galvutėmis.Stratasys H350 mašina konkuruoja su HP MJF sistema.
Desktop Metal pirkimas buvo įspūdingas.2021 metų vasarį bendrovė įsigijo ilgametę pramoninių priedų gamybos sistemų gamintoją „Envisiontec“.2021 m. gegužę bendrovė įsigijo lanksčių VPP polimerų kūrėją Adaptive3D.2021 m. liepos mėn. „Desktop Metal“ įsigijo „Aerosint“, kelių medžiagų miltelinio dažymo pakartotinio dažymo procesų kūrėją.Didžiausias įsigijimas įvyko rugpjūtį, kai „Desktop Metal“ įsigijo konkurentą „ExOne“ už 575 mln.
Desktop Metal įsigijęs ExOne sujungia du žinomus metalinių BJT sistemų gamintojus.Apskritai technologija dar nepasiekė tokio lygio, kuriuo daugelis tiki.Įmonės ir toliau sprendžia tokias problemas kaip pakartojamumas, patikimumas ir pagrindinių problemų priežasčių supratimas, kai jos kyla.Nepaisant to, jei problemos bus išspręstos, technologijai vis dar yra vietos pasiekti didesnes rinkas.2021 m. liepos mėn. 3DEO, paslaugų teikėjas, naudojantis patentuotą 3D spausdinimo sistemą, pranešė klientams išsiuntė milijonąją dalį.
Programinės įrangos ir debesų platformų kūrėjai pastebimai išaugo priedų gamybos pramonėje.Tai ypač pasakytina apie veiklos valdymo sistemas (MES), kurios seka AM vertės grandinę.2021 m. rugsėjį „3D Systems“ sutiko įsigyti „Oqton“ už 180 mln.Įkurta 2017 m., „Oqton“ teikia debesimis pagrįstus sprendimus, kad pagerintų darbo eigą ir padidintų AM efektyvumą.2021 m. lapkritį „Materialize“ įsigijo „Link3D“ už 33,5 mln.Kaip ir „Oqton“, „Link3D“ debesies platforma seka darbą ir supaprastina AM darbo eigą.
Vienas iš naujausių 2021 m. įsigijimų yra ASTM International įsigijimas Wohlers Associates.Kartu jie stengiasi panaudoti Wohlers prekės ženklą, kad padėtų platesniam AM pritaikymui visame pasaulyje.Per ASTM AM kompetencijos centrą Wohlers Associates ir toliau rengs Wohlers ataskaitas ir kitus leidinius, taip pat teiks konsultavimo paslaugas, rinkos analizę ir mokymus.
Priedų gamybos pramonė subrendo ir daugelis pramonės šakų naudoja technologiją įvairioms reikmėms.Tačiau 3D spausdinimas nepakeis daugumos kitų gamybos formų.Vietoj to, jis naudojamas kuriant naujų tipų produktus ir verslo modelius.Organizacijos naudoja AM, kad sumažintų dalių svorį, sumažintų pristatymo laiką ir įrankių sąnaudas bei pagerintų gaminio personalizavimą ir našumą.Tikimasi, kad priedų gamybos pramonė tęs savo augimo trajektoriją ir atsiras naujų įmonių, produktų, paslaugų, taikomųjų programų ir naudojimo atvejų, dažnai nepaprastai greitai.