Нэмэлт үйлдвэрлэл буюу 3D хэвлэх нь арилжааны зориулалтаар ашиглагдаж эхэлснээс хойш бараг 35 жилийн турш хөгжиж ирсэн. Агаарын тээвэр, автомашин, батлан ​​​​хамгаалах, эрчим хүч, тээвэр, анагаах ухаан, шүдний болон хэрэглээний салбарууд нэмэлт үйлдвэрлэлийг өргөн хүрээний хэрэглээнд ашигладаг.
Ийм өргөн тархсанаар нэмэлт үйлдвэрлэл нь бүх хүнд тохирох нэг шийдэл биш гэдэг нь тодорхой байна. ISO/ASTM 52900 нэр томьёоны стандартын дагуу бараг бүх арилжааны нэмэлт үйлдвэрлэлийн системүүд нь долоон процессын ангиллын нэгэнд багтдаг. Үүнд материалын шахалт (MEX), ванны фотополимержилт (VPP), нунтаг давхаргын хайлалт (PBF), холбогч шүрших (BJT), материалын шүрших (MJT), чиглүүлсэн энергийн тунадасжуулалт (DED), хуудасны ламинатжуулалт (SHL) орно. Энд тэдгээрийг нэгжийн борлуулалтад үндэслэн түгээмэл байдлаар нь эрэмбэлдэг.
Инженер, менежерүүд зэрэг салбарын мэргэжилтнүүдийн тоо нэмэгдэж байгаа нь нэмэлт үйлдвэрлэл хэзээ бүтээгдэхүүн эсвэл үйл явцыг сайжруулахад тусалж чадах, хэзээ чадахгүй байгааг сурч байна. Түүхээс харахад нэмэлт үйлдвэрлэлийг хэрэгжүүлэх томоохон санаачилгууд нь уг технологид туршлагатай инженерүүдээс гарч ирсэн. Удирдлага нь нэмэлт үйлдвэрлэл хэрхэн бүтээмжийг сайжруулж, хүргэх хугацааг багасгаж, бизнесийн шинэ боломжийг бий болгож чадах талаар илүү олон жишээг харж байна. AM нь үйлдвэрлэлийн ихэнх уламжлалт хэлбэрийг орлохгүй, харин бизнес эрхлэгчдийн бүтээгдэхүүн хөгжүүлэх, үйлдвэрлэх чадавхийн нэг хэсэг болох болно.
Нэмэлт үйлдвэрлэл нь микрофлюидикээс эхлээд томоохон хэмжээний барилга байгууламж хүртэл өргөн хүрээний хэрэглээтэй. AM-ийн ашиг тус нь салбар, хэрэглээ, шаардлагатай гүйцэтгэлээс хамааран харилцан адилгүй байдаг. Хэрэглээний тохиолдлоос үл хамааран байгууллагууд AM-ийг хэрэгжүүлэх сайн шалтгаантай байх ёстой. Хамгийн түгээмэл нь концепцийн загварчлал, дизайны баталгаажуулалт, тохирох байдал болон функциональ байдлын баталгаажуулалт юм. Улам олон компаниуд үүнийг ашиглан захиалгат бүтээгдэхүүн хөгжүүлэх зэрэг массын үйлдвэрлэлд зориулсан хэрэгсэл, хэрэглээг бий болгож байна.
Агаарын сансрын хэрэглээний хувьд жин нь гол хүчин зүйл юм. НАСА-гийн Маршалл сансрын нислэгийн төвийн мэдээлснээр 0.45 кг ачааг дэлхийн тойрог замд оруулахад ойролцоогоор 10,000 доллар шаардлагатай. Хиймэл дагуулын жинг бууруулснаар хөөргөх зардлыг хэмнэх боломжтой. Хавсаргасан зурагт хэд хэдэн долгион хөтлөгчийг нэг хэсэгт нэгтгэсэн Swissto12 металл AM хэсгийг харуулав. AM-ийн тусламжтайгаар жин нь 0.08 кг-аас бага болж буурдаг.
Эрчим хүчний салбарт нэмэлт үйлдвэрлэлийг үнэ цэнийн сүлжээний туршид ашигладаг. Зарим компаниудын хувьд AM ашиглах бизнесийн үндэслэл нь хамгийн богино хугацаанд хамгийн сайн бүтээгдэхүүнийг бий болгохын тулд төслүүдийг хурдан давтах явдал юм. Газрын тос, байгалийн хийн салбарт эвдэрсэн эд анги эсвэл угсралт нь цагт хэдэн мянган доллар буюу түүнээс дээш бүтээмжийн алдагдалд хүргэдэг. Үйл ажиллагааг сэргээхэд AM ашиглах нь онцгой сонирхолтой байж болно.
DED системийн томоохон үйлдвэрлэгч MX3D нь хоолой засварлах багажны туршилтын загварыг гаргажээ. Тус компанийн мэдээлснээр, эвдэрсэн хоолой өдөрт 100,000-1,000,000 евро (113,157-1,131,570 доллар) үнэтэй байж болно. Дараагийн хуудсанд үзүүлсэн бэхэлгээ нь CNC эд ангийг хүрээ болгон ашиглаж, хоолойн тойргийг гагнахад DED ашигладаг. AM нь хамгийн бага хаягдалтай өндөр тунадасжилтын хурдыг хангадаг бол CNC нь шаардлагатай нарийвчлалыг хангадаг.
2021 онд Хойд тэнгис дэх TotalEnergies газрын тосны өрөмд 3D хэвлэсэн усны бүрхүүл суурилуулсан. Усны бүрхүүл нь баригдаж буй худгуудад нүүрсустөрөгчийн нөхөн сэргэлтийг хянах чухал элемент юм. Энэ тохиолдолд нэмэлт үйлдвэрлэлийг ашиглахын ашиг тус нь уламжлалт хуурамч усны бүрхүүлтэй харьцуулахад хүргэх хугацааг багасгаж, ялгарлыг 45%-иар бууруулдаг.
Нэмэлт үйлдвэрлэлийн өөр нэг бизнесийн жишээ бол үнэтэй багаж хэрэгслийг багасгах явдал юм. Phone Scope нь таны утасны камерыг дуран эсвэл микроскоптой холбодог төхөөрөмжүүдэд зориулсан дижископ адаптеруудыг боловсруулсан. Жил бүр шинэ утаснууд худалдаанд гардаг тул компаниуд шинэ адаптерийн шугам гаргах шаардлагатай болдог. AM ашигласнаар компани шинэ утас худалдаанд гарахад солих шаардлагатай үнэтэй багаж хэрэгсэлд мөнгө хэмнэх боломжтой.
Бусад үйл явц эсвэл технологийн нэгэн адил нэмэлт үйлдвэрлэлийг шинэ эсвэл өөр гэж үзэж болохгүй. Энэ нь бүтээгдэхүүний хөгжил болон/эсвэл үйлдвэрлэлийн процессыг сайжруулах зорилготой юм. Энэ нь үнэ цэнийг нэмэх ёстой. Бусад бизнесийн тохиолдлуудын жишээнд захиалгат бүтээгдэхүүн болон массын тохируулга, нарийн төвөгтэй ажиллагаа, нэгдсэн эд анги, бага материал, жин, сайжруулсан гүйцэтгэл орно.
AM нь өсөлтийн боломжоо ухамсарлахын тулд тулгарч буй бэрхшээлүүдийг шийдвэрлэх шаардлагатай. Ихэнх үйлдвэрлэлийн хэрэглээний хувьд үйл явц нь найдвартай, давтагдах боломжтой байх ёстой. Эд анги, тулгуурын материалыг зайлуулах, дараах боловсруулалтыг автоматжуулах дараагийн аргууд нь тус болно. Автоматжуулалт нь бүтээмжийг нэмэгдүүлж, эд анги тус бүрийн өртгийг бууруулдаг.
Хамгийн их сонирхол татсан салбаруудын нэг бол нунтаг зайлуулах, өнгөлөх зэрэг боловсруулалтын дараах автоматжуулалт юм. Хэрэглээний массын үйлдвэрлэлийн процессыг автоматжуулснаар ижил технологийг мянга мянган удаа давтаж болно. Асуудал нь тодорхой автоматжуулалтын аргууд нь эд ангийн төрөл, хэмжээ, материал, процессоос хамааран өөр өөр байж болно. Жишээлбэл, автоматжуулсан шүдний титэмийг дараах аргаар боловсруулах нь пуужингийн хөдөлгүүрийн эд ангиудыг боловсруулахаас маш өөр боловч хоёуланг нь металлаар хийж болно.
Эд ангиудыг AM-д оновчтой болгосон тул илүү дэвшилтэт функцууд болон дотоод сувгуудыг ихэвчлэн нэмдэг. PBF-ийн хувьд гол зорилго нь нунтагыг 100% зайлуулах явдал юм. Solukon нь автомат нунтаг зайлуулах систем үйлдвэрлэдэг. Тус компани нь угсралтын хавтан дээр бэхлэгдсэн металл эд ангиудыг эргүүлж, чичиргэдэг Smart Powder Recovery (SRP) хэмээх технологийг боловсруулсан. Эргэлт ба чичиргээг эд ангийн CAD загвараар хянадаг. Эд ангиудыг нарийн хөдөлгөж, сэгсэрснээр баригдсан нунтаг бараг шингэн шиг урсдаг. Энэхүү автоматжуулалт нь гарын хөдөлмөрийг бууруулж, нунтаг зайлуулах найдвартай байдал, давтагдах чадварыг сайжруулж чадна.
Гар аргаар нунтаг зайлуулахтай холбоотой асуудал, хязгаарлалтууд нь бага хэмжээгээр ч гэсэн AM-ийг олноор үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжийг хязгаарлаж болзошгүй юм. Solukon металл нунтаг зайлуулах системүүд нь идэвхгүй агаар мандалд ажиллаж, ашиглагдаагүй нунтагыг AM машинд дахин ашиглахаар цуглуулж чаддаг. Solukon нь хэрэглэгчийн судалгаа хийж, 2021 оны 12-р сард судалгаа нийтэлсэн бөгөөд хамгийн том хоёр санаа зовоосон асуудал бол хөдөлмөрийн эрүүл мэнд, нөхөн үржихүй гэдгийг харуулсан.
PBF давирхайн бүтцээс нунтагыг гараар зайлуулах нь цаг хугацаа их шаарддаг. DyeMansion болон PostProcess Technologies зэрэг компаниуд нунтагыг автоматаар зайлуулахын тулд дараах боловсруулалтын системийг бий болгож байна. Илүүдэл нунтагыг зайлуулахын тулд орчныг эргүүлж, гаргадаг системд олон нэмэлт үйлдвэрлэлийн эд ангиудыг ачаалж болно. HP нь Jet Fusion 5200-ийн угсралтын камернаас нунтагыг 20 минутын дотор зайлуулдаг гэж үздэг өөрийн гэсэн системтэй. Систем нь хайлаагүй нунтагыг дахин ашиглах эсвэл бусад хэрэглээнд дахин боловсруулах зорилгоор тусдаа саванд хадгалдаг.
Хэрэв автоматжуулалтыг боловсруулалтын дараах ихэнх үе шатанд хэрэглэж чадвал компаниуд үүнээс ашиг хүртэх боломжтой. DyeMansion нь нунтаг арилгах, гадаргууг бэлтгэх, будах системүүдийг санал болгодог. PowerFuse S систем нь эд ангиудыг ачиж, гөлгөр эд ангиудыг ууршуулж, буулгадаг. Тус компани эд ангиудыг өлгөхөд зориулсан зэвэрдэггүй ган тавиурыг гараар хийдэг. PowerFuse S систем нь шахах хэвтэй төстэй гадаргууг үйлдвэрлэх боломжтой.
Салбарын өмнө тулгарч буй хамгийн том бэрхшээл бол автоматжуулалтын санал болгож буй бодит боломжуудыг ойлгох явдал юм. Хэрэв сая полимер эд анги үйлдвэрлэх шаардлагатай бол уламжлалт цутгах эсвэл хэвний процесс нь хамгийн сайн шийдэл байж болох ч энэ нь эд ангиас хамаарна. AM нь багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэх, турших явцад анхны үйлдвэрлэлийн туршилтад ихэвчлэн байдаг. Автоматжуулсан дараах боловсруулалтын тусламжтайгаар AM ашиглан мянга мянган эд ангийг найдвартай, хуулбарлах боломжтойгоор үйлдвэрлэх боломжтой боловч энэ нь эд ангид зориулагдсан бөгөөд захиалгат шийдэл шаардагдаж магадгүй юм.
AM нь аж үйлдвэртэй ямар ч холбоогүй. Олон байгууллага бүтээгдэхүүн, үйлчилгээний зөв үйл ажиллагаанд хүргэж болох сонирхолтой судалгаа, хөгжлийн үр дүнг танилцуулдаг. Агаарын сансрын салбарт Relativity Space нь өөрийн эзэмшлийн DED технологийг ашиглан хамгийн том металл нэмэлт үйлдвэрлэлийн системүүдийн нэгийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд тус компани үүнийг пуужингийнхаа ихэнх хэсгийг үйлдвэрлэхэд ашиглах болно гэж найдаж байна. Түүний Terran 1 пуужин нь дэлхийн нам тойрог замд 1250 кг ачаа хүргэх боломжтой. Relativity нь 2022 оны дундуур туршилтын пуужин хөөргөхөөр төлөвлөж байгаа бөгөөд Terran R нэртэй илүү том, дахин ашиглах боломжтой пуужин бүтээхээр төлөвлөж байна.
Relativity Space компанийн Terran 1 болон R пуужингууд нь ирээдүйн сансрын нислэг ямар байхыг дахин төсөөлөх шинэлэг арга юм. Нэмэлт үйлдвэрлэлийн дизайн, оновчлол нь энэхүү хөгжилд сонирхол татсан. Тус компани энэхүү арга нь уламжлалт пуужинтай харьцуулахад эд ангийн тоог 100 дахин бууруулдаг гэж мэдэгджээ. Түүнчлэн тус компани түүхий эдээс 60 хоногийн дотор пуужин үйлдвэрлэж чадна гэж мэдэгджээ. Энэ нь олон эд ангийг нэг болгон нэгтгэж, хангамжийн сүлжээг ихээхэн хялбаршуулсан гайхалтай жишээ юм.
Шүдний салбарт нэмэлт үйлдвэрлэлийг титэм, гүүр, мэс заслын өрөмдлөгийн загвар, хэсэгчилсэн хиймэл шүд, тэгшлэгч хийхэд ашигладаг. Align Technology болон SmileDirectClub нь тунгалаг хуванцар тэгшлэгчийг термоформацид оруулах эд анги үйлдвэрлэхийн тулд 3D хэвлэлтийг ашигладаг. Invisalign брэндийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэгч Align Technology нь 3D системийн ваннд олон фотополимержих системийг ашигладаг. 2021 онд тус компани 1998 онд FDA-ийн зөвшөөрөл авснаас хойш 10 сая гаруй өвчтөнийг эмчилсэн гэж мэдэгджээ. Хэрэв ердийн өвчтөний эмчилгээ нь бага тооцоолол болох 10 тэгшлэгчээс бүрддэг бол тус компани 100 сая ба түүнээс дээш AM эд анги үйлдвэрлэсэн байна. FRP эд ангиуд нь термосет учраас дахин боловсруулахад хэцүү байдаг. SmileDirectClub нь бусад хэрэглээнд зориулж дахин боловсруулж болох термопластик эд анги үйлдвэрлэхийн тулд HP Multi Jet Fusion (MJF) системийг ашигладаг.
Түүхээс харахад VPP нь шүдний гажиг заслын хэрэгсэл болгон ашиглах бат бөх шинж чанартай нимгэн, тунгалаг эд анги үйлдвэрлэж чадаагүй. 2021 онд LuxCreo болон Graphy компаниуд боломжит шийдлийг гаргасан. Хоёрдугаар сарын байдлаар Graphy нь шүдний хэрэгслийг шууд 3D хэвлэх FDA-аас зөвшөөрөл авсан. Хэрэв та тэдгээрийг шууд хэвлэвэл эхнээс нь дуусталх үйл явц нь богино, хялбар бөгөөд өртөг багатай гэж тооцогддог.
Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн анхаарлыг ихэд татсан эрт үеийн хөгжил бол орон сууц гэх мэт томоохон хэмжээний барилгын ажилд 3D хэвлэх аргыг ашиглах явдал байв. Байшингийн ханыг ихэвчлэн шахмал аргаар хэвлэдэг. Байшингийн бусад бүх хэсгийг шал, тааз, дээвэр, шат, хаалга, цонх, цахилгаан хэрэгсэл, шүүгээ, лангуу зэрэг уламжлалт арга, материалыг ашиглан хийдэг байв. 3D хэвлэсэн хана нь цахилгаан, гэрэлтүүлэг, сантехник, суваг, халаалт, агааржуулагч суурилуулах зардлыг нэмэгдүүлдэг. Бетон хананы дотор болон гадна талыг уламжлалт ханын дизайнтай харьцуулахад өнгөлөх нь илүү хэцүү байдаг. 3D хэвлэсэн ханаар гэрийг орчин үеийн болгох нь бас чухал асуудал юм.
Оак Риджийн Үндэсний Лабораторийн судлаачид 3D хэвлэмэл хананд эрчим хүчийг хэрхэн хадгалах талаар судалж байна. Барилгын ажлын явцад хананд хоолой оруулснаар усыг халаах, хөргөх зорилгоор урсгаж болно. Энэхүү судалгаа, хөгжүүлэлтийн төсөл нь сонирхолтой бөгөөд шинэлэг боловч хөгжлийн эхний шатандаа явж байна. Энэхүү судалгаа, хөгжүүлэлтийн төсөл нь сонирхолтой бөгөөд шинэлэг боловч хөгжлийн эхний шатандаа явж байна.Энэхүү судалгааны төсөл нь сонирхолтой бөгөөд шинэлэг боловч хөгжлийн эхний шатандаа явж байна.Энэхүү судалгааны төсөл нь сонирхолтой бөгөөд шинэлэг боловч хөгжлийн эхний шатандаа явж байна.
Бидний ихэнх нь барилгын эд анги эсвэл бусад том объектуудыг 3D хэвлэх эдийн засгийн талаар хараахан мэдлэггүй байна. Энэ технологийг барилга байгууламж болон гадна орчны зарим гүүр, саравч, цэцэрлэгт хүрээлэнгийн вандан сандал, чимэглэлийн элементүүдийг үйлдвэрлэхэд ашиглаж ирсэн. Жижиг хэмжээний (хэдэн сантиметрээс хэдэн метр хүртэл) нэмэлт үйлдвэрлэлийн давуу талууд нь том хэмжээний 3D хэвлэхэд хамаарна гэж үздэг. Нэмэлт үйлдвэрлэлийг ашиглахын гол давуу талууд нь нарийн төвөгтэй хэлбэр, онцлогийг бий болгох, эд ангийн тоог багасгах, материал, жинг бууруулах, бүтээмжийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Хэрэв AM нь үнэ цэнийг нэмэгдүүлэхгүй бол түүний ашиг тусыг эргэлзээтэй гэж үзэх хэрэгтэй.
2021 оны 10-р сард Stratasys нь Британийн аж үйлдвэрийн бэхэн хэвлэгч үйлдвэрлэгч Xaar-ийн охин компани болох Xaar 3D-ийн үлдсэн 55%-ийн хувьцааг худалдаж авсан. Stratasys-ийн Selective Absorbion Fusion гэж нэрлэгддэг полимер PBF технологи нь Xaar бэхэн хэвлэх толгой дээр суурилдаг. Stratasys H350 машин нь HP MJF системтэй өрсөлддөг.
Desktop Metal-ийг худалдаж авсан нь гайхалтай байсан. 2021 оны 2-р сард тус компани үйлдвэрлэлийн нэмэлт үйлдвэрлэлийн систем үйлдвэрлэдэг удаан хугацааны компани болох Envisiontec-ийг худалдаж авсан. 2021 оны 5-р сард тус компани уян хатан VPP полимер хөгжүүлэгч Adaptive3D-ийг худалдаж авсан. 2021 оны 7-р сард Desktop Metal нь олон материалын нунтаг бүрэх процессыг хөгжүүлэгч Aerosint-ийг худалдаж авсан. Хамгийн том худалдан авалт нь 8-р сард Desktop Metal өрсөлдөгч ExOne-г 575 сая доллараар худалдаж авсан явдал байв.
Desktop Metal компани ExOne-г худалдан авснаар металл BJT системийн хоёр нэр хүндтэй үйлдвэрлэгчийг нэгтгэж байна. Ерөнхийдөө энэ технологи нь олон хүний ​​бодож байгаа түвшинд хараахан хүрээгүй байна. Компаниуд давтагдах чадвар, найдвартай байдал, асуудлууд гарч ирэх үед тэдгээрийн үндсэн шалтгааныг ойлгох зэрэг асуудлуудыг шийдвэрлэсээр байна. Гэсэн хэдий ч хэрэв асуудлууд шийдэгдвэл уг технологи илүү том зах зээлд хүрэх зай хэвээр байна. 2021 оны 7-р сард өмчийн 3D хэвлэх системийг ашигладаг үйлчилгээ үзүүлэгч 3DEO компани сая дахь бүтээгдэхүүнийг хэрэглэгчдэд хүргэсэн гэж мэдэгджээ.
Програм хангамж болон үүлэн платформ хөгжүүлэгчид нэмэлт үйлдвэрлэлийн салбарт мэдэгдэхүйц өсөлтийг ажигласан. Энэ нь ялангуяа AM үнэ цэнийн гинжин хэлхээг хянадаг гүйцэтгэлийн удирдлагын систем (MES)-ийн хувьд үнэн юм. 3D Systems нь 2021 оны 9-р сард Oqton-г 180 сая доллараар худалдаж авахаар тохиролцсон. 2017 онд байгуулагдсан Oqton нь ажлын урсгалыг сайжруулж, AM-ийн үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд үүлэн технологид суурилсан шийдлүүдийг санал болгодог. 2021 оны 11-р сард 33.5 сая доллараар худалдаж авсан Link3D-г материалжуулсан. Oqton-той адил Link3D-ийн үүлэн платформ нь ажлыг хянаж, AM ажлын урсгалыг хялбаршуулдаг.
2021 оны хамгийн сүүлийн үеийн худалдан авалтуудын нэг бол ASTM International компани Wohlers Associates компанийг худалдан авсан явдал юм. Тэд хамтдаа Wohlers брэндийг ашиглан дэлхий даяар AM-ийг өргөн хүрээнд нэвтрүүлэхийг дэмжихийн тулд ажиллаж байна. ASTM AM-ийн шилдэг төвөөр дамжуулан Wohlers Associates нь Wohlers-ийн тайлан болон бусад хэвлэлийг үргэлжлүүлэн гаргахаас гадна зөвлөх үйлчилгээ, зах зээлийн шинжилгээ, сургалт явуулах болно.
Нэмэлт үйлдвэрлэлийн салбар хөгжсөн бөгөөд олон салбар энэ технологийг өргөн хүрээний хэрэглээнд ашиглаж байна. Гэхдээ 3D хэвлэх нь үйлдвэрлэлийн бусад ихэнх хэлбэрийг орлохгүй. Үүний оронд үүнийг шинэ төрлийн бүтээгдэхүүн, бизнесийн загвар бий болгоход ашигладаг. Байгууллагууд эд ангийн жинг бууруулах, хүргэх хугацаа болон багаж хэрэгслийн зардлыг бууруулах, бүтээгдэхүүний хувийн тохиргоо болон гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд AM ашигладаг. Нэмэлт үйлдвэрлэлийн салбар нь шинэ компаниуд, бүтээгдэхүүн, үйлчилгээ, хэрэглээ болон хэрэглээний тохиолдлууд гарч ирснээр өсөлтийн замналаа үргэлжлүүлэх төлөвтэй байна.