Производството на адитиви, познато и како 3D печатење, продолжи да се развива скоро 35 години од неговата комерцијална употреба.Воздухопловната, автомобилската, одбраната, енергијата, транспортот, медицинската, стоматолошката и потрошувачката индустрија користат производство на адитиви за широк опсег на апликации.
Со толку широко распространето усвојување, јасно е дека производството на адитиви не е едно решение кое одговара за сите.Според терминолошкиот стандард ISO/ASTM 52900, речиси сите системи за производство на комерцијални адитиви спаѓаат во една од седумте категории на процеси.Тие вклучуваат истиснување на материјал (MEX), фотополимеризација во бања (VPP), фузија на креветот во прав (PBF), прскање со врзивно средство (BJT), прскање материјал (MJT), насочено таложење на енергија (DED) и ламиниране на листови (SHL).Овде тие се подредени по популарност врз основа на продажбата на единици.
Сè поголем број индустриски професионалци, вклучително инженери и менаџери, учат кога производството на адитиви може да помогне да се подобри производ или процес, а кога не може.Историски гледано, големите иницијативи за имплементирање на производството на адитиви доаѓаат од инженери искусни со технологијата.Менаџментот гледа повеќе примери за тоа како производството на адитиви може да ја подобри продуктивноста, да го намали времето на испорака и да создаде нови деловни можности.AM нема да ги замени повеќето традиционални форми на производство, туку ќе стане дел од арсеналот на претприемачот за развој на производи и способности за производство.
Производството на адитиви има широк опсег на апликации, од микрофлуиди до градежништво од големи размери.Придобивките од AM варираат во зависност од индустријата, апликацијата и бараните перформанси.Организациите мора да имаат добри причини за спроведување на AM, без оглед на случајот на употреба.Најчести се концептуалното моделирање, верификацијата на дизајнот и проверката на соодветноста и функционалноста.Сè повеќе компании го користат за да креираат алатки и апликации за масовно производство, вклучително и сопствен развој на производи.
За воздушни апликации, тежината е главен фактор.Според Центарот за вселенски летови Маршал на НАСА, чини околу 10.000 долари да се стави товар од 0,45 килограми во орбитата на Земјата.Намалувањето на тежината на сателитите може да заштеди на трошоците за лансирање.Приложената слика покажува Swissto12 метален AM дел кој комбинира неколку брановоди во еден дел.Со AM, тежината се намалува на помалку од 0,08 kg.
Производството на адитиви се користи низ целиот синџир на вредност во енергетската индустрија.За некои компании, бизнис случај за користење на AM е брзо повторување на проектите за да се создаде најдобриот можен производ во најкраток временски период.Во индустријата за нафта и гас, оштетените делови или склопови може да чинат илјадници долари или повеќе во изгубена продуктивност на час.Користењето на AM за враќање на операциите може да биде особено привлечно.
Голем производител на DED системи MX3D објави прототип алатка за поправка на цевки.Според компанијата, оштетениот гасовод може да чини помеѓу 100.000 и 1.000.000 евра дневно.Уредот прикажан на следната страница користи CNC дел како рамка и користи DED за заварување на обемот на цевката.AM обезбедува високи стапки на таложење со минимален отпад, додека CNC ја обезбедува потребната прецизност.
Во 2021 година, 3D печатена обвивка за вода беше инсталирана на нафтената платформа TotalEnergies во Северното Море.Водните јакни се критичен елемент што се користи за контрола на обновувањето на јаглеводородите во бунарите во изградба.Во овој случај, придобивките од користењето на производството на адитиви се намалени времиња на производство и намалени емисии за 45% во споредба со традиционалните ковани јакни за вода.
Друг деловен случај за производство на адитиви е намалувањето на скапите алатки.Phone Scope разви адаптери за дијагностика за уреди што ја поврзуваат камерата на вашиот телефон со телескоп или микроскоп.Секоја година се пуштаат нови телефони, барајќи од компаниите да издаваат нова линија на адаптери.Со користење на AM, компанијата може да заштеди пари на скапи алатки кои треба да се заменат кога ќе се пуштат нови телефони.
Како и со кој било процес или технологија, производството на адитиви не треба да се користи бидејќи се смета за ново или различно.Ова е за да се подобри развојот на производот и/или производствените процеси.Треба да додаде вредност.Примери за други деловни случаи вклучуваат сопствени производи и масовно прилагодување, сложена функционалност, интегрирани делови, помалку материјал и тежина и подобрени перформанси.
За АМ да го реализира својот потенцијал за раст, треба да се решат предизвиците.За повеќето производствени апликации, процесот мора да биде сигурен и репродуктивен.Ќе помогнат следните методи за автоматизирање на отстранување на материјалот од делови и потпори и пост-обработка.Автоматизацијата исто така ја зголемува продуктивноста и ја намалува цената по дел.
Една од областите од најголем интерес е автоматизацијата по обработката, како што е отстранувањето и доработката на прав.Со автоматизирање на процесот на масовно производство на апликации, истата технологија може да се повтори илјадници пати.Проблемот е што специфичните методи за автоматизација може да варираат според типот на делот, големината, материјалот и процесот.На пример, пост-обработката на автоматизирани забни коронки е многу различна од обработката на делови од ракетни мотори, иако и двете можат да бидат направени од метал.
Бидејќи деловите се оптимизирани за AM, често се додаваат понапредни функции и внатрешни канали.За PBF, главната цел е да се отстрани 100% од пудрата.Solukon произведува системи за автоматско отстранување на прав.Компанијата разви технологија наречена Smart Powder Recovery (SRP) која ги ротира и вибрира металните делови кои сè уште се прикачени на плочата за градење.Ротацијата и вибрациите се контролирани од CAD моделот на делот.Со прецизно движење и тресење на деловите, заробениот прав тече речиси како течност.Оваа автоматизација ја намалува рачната работа и може да ја подобри доверливоста и репродуктивноста на отстранувањето на прав.
Проблемите и ограничувањата на рачното отстранување на прашокот може да ја ограничат одржливоста на користење на AM за масовно производство, дури и во мали количини.Системите за отстранување на металниот прав Solukon можат да работат во инертна атмосфера и да собираат неискористен прав за повторна употреба во машините AM.Solukon спроведе анкета за клиенти и објави студија во декември 2021 година која покажува дека двете најголеми грижи се здравјето на работното место и репродуктивноста.
Рачното отстранување на прашокот од структурите на PBF смола може да одземе многу време.Компании како DyeMansion и PostProcess Technologies градат пост-процесирање системи за автоматско отстранување на пудрата.Многу делови за производство на адитиви може да се вчитаат во систем кој го превртува и исфрла медиумот за да се отстрани вишокот прав.HP има свој систем за кој се вели дека го отстранува прав од комората за градење на Jet Fusion 5200 за 20 минути.Системот складира нестопен прав во посебен сад за повторна употреба или рециклирање за други апликации.
Компаниите можат да имаат корист од автоматизацијата ако може да се примени на повеќето чекори по обработката.DyeMansion нуди системи за отстранување на прав, подготовка на површини и боење.Системот PowerFuse S ги вчитува деловите, ги испарува мазните делови и ги растоварува.Компанијата обезбедува решетка од нерѓосувачки челик за висечки делови, што се прави со рака.Системот PowerFuse S може да произведе површина слична на калап за инјектирање.
Најголемиот предизвик со кој се соочува индустријата е разбирањето на реалните можности што ги нуди автоматизацијата.Ако треба да се направат милион полимерни делови, традиционалните процеси на лиење или обликување може да бидат најдобро решение, иако тоа зависи од делот.AM е често достапен за првото производство во производството и тестирањето на алатот.Преку автоматизирана пост-обработка, илјадници делови може да се произведат сигурно и репродуктивно со помош на AM, но тоа е специфично за дел и може да бара приспособено решение.
АМ нема никаква врска со индустријата.Многу организации презентираат интересни резултати од истражување и развој кои можат да доведат до правилно функционирање на производите и услугите.Во воздухопловната индустрија, Relativity Space произведува еден од најголемите системи за производство на метални адитиви со користење на сопствена технологија DED, за која компанијата се надева дека ќе се користи за производство на поголемиот дел од нејзините ракети.Нејзината ракета Terran 1 може да испорача товар од 1.250 кг до ниската Земјина орбита.Релативитетот планира да лансира пробна ракета во средината на 2022 година и веќе планира поголема ракета за повеќекратна употреба наречена Terran R.
Ракетите Terran 1 и R на Relativity Space се иновативен начин да се презамисли како би можело да изгледаат идните вселенски летови.Дизајнот и оптимизацијата за производство на адитиви предизвикаа интерес за овој развој.Компанијата тврди дека овој метод го намалува бројот на делови за 100 пати во споредба со традиционалните ракети.Компанијата, исто така, тврди дека може да произведе ракети од суровини во рок од 60 дена.Ова е одличен пример за комбинирање на многу делови во еден и значително поедноставување на синџирот на снабдување.
Во стоматолошката индустрија, производството на адитиви се користи за изработка на коронки, мостови, шаблони за хируршки дупчење, парцијални протези и порамнувачи.Align Technology и SmileDirectClub користат 3D печатење за производство на делови за термоформирање на проѕирни пластични порамнувачи.Align Technology, производител на брендирани производи Invisalign, користи многу од системите за фотополимеризација во бањите на 3D Systems.Во 2021 година, компанијата рече дека лекувала над 10 милиони пациенти откако добила одобрение од FDA во 1998 година. Ако типичниот третман на пациентот се состои од 10 порамнувачи, што е ниска проценка, компанијата има произведено 100 милиони или повеќе AM делови.Деловите од FRP тешко се рециклираат бидејќи се терморегуларни.SmileDirectClub го користи системот HP Multi Jet Fusion (MJF) за производство на термопластични делови што може да се рециклираат за други апликации.
Историски гледано, VPP не можеше да произведе тенки, транспарентни делови со цврсти својства за употреба како ортодонтски апарати.Во 2021 година, LuxCreo и Graphy објавија можно решение.Од февруари, Graphy има одобрение од FDA за директно 3D печатење на стоматолошки апарати.Ако ги испечатите директно, процесот од крај до крај се смета за пократок, полесен и потенцијално поевтин.
Раниот развој што привлече големо медиумско внимание беше употребата на 3D печатење за големи градежни апликации како што е домувањето.Често ѕидовите на куќата се печатат со истиснување.Сите други делови од куќата се направени со користење на традиционални методи и материјали, вклучувајќи подови, тавани, покриви, скали, врати, прозорци, апарати, кабинети и работни површини.Ѕидовите со 3D печатење може да ги зголемат трошоците за инсталирање електрична енергија, осветлување, водовод, канали и отвори за греење и климатизација.Завршувањето на внатрешноста и надворешноста на бетонски ѕид е потешко отколку со традиционален дизајн на ѕидови.Модернизацијата на домот со 3D печатени ѕидови е исто така важна грижа.
Истражувачите од Националната лабораторија Oak Ridge проучуваат како да складираат енергија во 3D печатени ѕидови.Со вметнување на цевки во ѕидот за време на изградбата, водата може да тече низ него за загревање и ладење. Овој проект за истражување и развој е интересен и иновативен, но се уште е во рана фаза на развој. Овој проект за истражување и развој е интересен и иновативен, но се уште е во рана фаза на развој.Овој истражувачки проект е интересен и иновативен, но се уште е во рана фаза на развој.Овој истражувачки проект е интересен и иновативен, но се уште е во рана фаза на развој.
Повеќето од нас сè уште не се запознаени со економијата на 3D печатење градежни делови или други големи објекти.Технологијата е искористена за производство на некои мостови, тенди, клупи во парковите и украсни елементи за згради и надворешната средина.Се верува дека предностите на производството на адитиви во мали размери (од неколку сантиметри до неколку метри) се однесуваат на 3D печатење во големи размери.Главните придобивки од користењето на производството на адитиви вклучуваат создавање сложени форми и карактеристики, намалување на бројот на делови, намалување на материјалот и тежината и зголемување на продуктивноста.Ако AM не додаде вредност, неговата корисност треба да се доведе во прашање.
Во октомври 2021 година, Stratasys го купи преостанатиот удел од 55% во Xaar 3D, подружница на британскиот производител на индустриски инк-џет печатачи Xaar.Технологијата за полимер PBF на Stratasys, наречена Selective Absorbion Fusion, се базира на Xaar инк-џет глави за печатење.Машината Stratasys H350 се натпреварува со системот HP MJF.
Купувањето на Desktop Metal беше импресивно.Во февруари 2021 година, компанијата го купи Envisiontec, долгогодишен производител на системи за производство на индустриски адитиви.Во мај 2021 година, компанијата го купи Adaptive3D, развивач на флексибилни VPP полимери.Во јули 2021 година, Desktop Metal ја купи Aerosint, развивач на процеси за премачкување со премачкување со повеќе материјали.Најголемата аквизиција дојде во август кога Desktop Metal го купи конкурентот ExOne за 575 милиони долари.
Стекнувањето на ExOne од Desktop Metal обединува двајца реномирани производители на метални BJT системи.Генерално, технологијата сè уште не го достигнала нивото на кое многумина веруваат.Компаниите продолжуваат да се занимаваат со прашања како што се повторливост, доверливост и разбирање на основната причина за проблемите кога ќе се појават.И покрај тоа, доколку се решат проблемите, се уште има простор технологијата да стигне до поголеми пазари.Во јули 2021 година, 3DEO, давател на услуги што користи комерцијален систем за 3D печатење, рече дека испорачал еден милионити дел на клиентите.
Програмерите на софтвер и облак платформа забележаа значителен раст во индустријата за производство на адитиви.Ова е особено точно за системите за управување со перформанси (MES) кои го следат синџирот на вредност на AM.3D Systems се согласи да го купи Oqton во септември 2021 година за 180 милиони долари.Основана во 2017 година, Oqton обезбедува решенија базирани на облак за подобрување на работниот тек и подобрување на ефикасноста на AM.Materialize го купи Link3D во ноември 2021 година за 33,5 милиони долари.Како Oqton, облак платформата на Link3D ја следи работата и го поедноставува работниот тек на AM.
Една од најновите аквизиции во 2021 година е купувањето на Wohlers Associates од страна на ASTM International.Заедно тие работат на искористување на брендот Wohlers за поддршка на поширокото усвојување на AM ширум светот.Преку ASTM AM Центарот за извонредност, Wohlers Associates ќе продолжи да произведува Wohlers извештаи и други публикации, како и да обезбедува советодавни услуги, анализа на пазарот и обука.
Индустријата за производство на адитиви созреа и многу индустрии ја користат технологијата за широк опсег на апликации.Но, 3D печатењето нема да ги замени повеќето други форми на производство.Наместо тоа, се користи за создавање нови видови производи и деловни модели.Организациите користат AM за да ја намалат тежината на деловите, да го намалат времето на испорака и трошоците за алат и да ја подобрат персонализацијата и перформансите на производот.Се очекува индустријата за производство на адитиви да ја продолжи својата траекторија на раст со новите компании, производи, услуги, апликации и случаи на употреба, често со огромна брзина.