Prodhimi aditiv, i njohur edhe si printim 3D, ka vazhduar të evoluojë për gati 35 vjet që nga përdorimi i tij komercial. Industritë e hapësirës ajrore, automobilistike, mbrojtjes, energjisë, transportit, mjekësisë, stomatologjisë dhe konsumit përdorin prodhimin aditiv për një gamë të gjerë aplikimesh.
Me një përdorim kaq të gjerë, është e qartë se prodhimi aditiv nuk është një zgjidhje e vetme për të gjithë. Sipas standardit të terminologjisë ISO/ASTM 52900, pothuajse të gjitha sistemet komerciale të prodhimit aditiv bien në njërën nga shtatë kategoritë e procesit. Këto përfshijnë nxjerrjen e materialit (MEX), fotopolimerizimin në banjë (VPP), shkrirjen në shtrat pluhuri (PBF), spërkatjen e lidhësit (BJT), spërkatjen e materialit (MJT), depozitimin e drejtuar të energjisë (DED) dhe laminimin e fletëve (SHL). Këtu ato renditen sipas popullaritetit bazuar në shitjet e njësive.
Një numër gjithnjë e në rritje profesionistësh të industrisë, përfshirë inxhinierë dhe menaxherë, po mësojnë se kur prodhimi aditiv mund të ndihmojë në përmirësimin e një produkti ose procesi dhe kur jo. Historikisht, iniciativat kryesore për të zbatuar prodhimin aditiv kanë ardhur nga inxhinierë me përvojë në teknologji. Menaxhmenti sheh më shumë shembuj se si prodhimi aditiv mund të përmirësojë produktivitetin, të zvogëlojë kohën e përgatitjes dhe të krijojë mundësi të reja biznesi. Prodhimi aditiv nuk do të zëvendësojë shumicën e formave tradicionale të prodhimit, por do të bëhet pjesë e arsenalit të sipërmarrësit në zhvillimin e produkteve dhe aftësitë prodhuese.
Prodhimi aditiv ka një gamë të gjerë aplikimesh, nga mikrofluidikët deri te ndërtimi në shkallë të gjerë. Përfitimet e prodhimit aditiv ndryshojnë sipas industrisë, aplikimit dhe performancës së kërkuar. Organizatat duhet të kenë arsye të mira për zbatimin e prodhimit aditiv, pavarësisht nga rasti i përdorimit. Më të zakonshmet janë modelimi konceptual, verifikimi i projektimit dhe verifikimi i përshtatshmërisë dhe funksionalitetit. Gjithnjë e më shumë kompani po e përdorin atë për të krijuar mjete dhe aplikacione për prodhim masiv, duke përfshirë zhvillimin e produkteve me porosi.
Për aplikimet hapësinore, pesha është një faktor i rëndësishëm. Kushton rreth 10,000 dollarë për të vendosur një ngarkesë prej 0.45 kg në orbitën e Tokës, sipas Qendrës së Fluturimeve Hapësinore Marshall të NASA-s. Ulja e peshës së satelitëve mund të kursejë në kostot e lëshimit. Imazhi i bashkangjitur tregon një pjesë metalike AM Swissto12 që kombinon disa valëpërçues në një pjesë. Me AM, pesha zvogëlohet në më pak se 0.08 kg.
Prodhimi aditiv përdoret në të gjithë zinxhirin e vlerës në industrinë e energjisë. Për disa kompani, rasti biznesor për përdorimin e prodhimit aditiv është përsëritja e shpejtë e projekteve për të krijuar produktin më të mirë të mundshëm në kohën më të shkurtër. Në industrinë e naftës dhe gazit, pjesët ose montimet e dëmtuara mund të kushtojnë mijëra dollarë ose më shumë në humbje të produktivitetit në orë. Përdorimi i prodhimit aditiv për të rivendosur operacionet mund të jetë veçanërisht tërheqës.
Një prodhues i madh i sistemeve DED, MX3D, ka publikuar një prototip mjeti për riparimin e tubave. Një tubacion i dëmtuar mund të kushtojë midis 100,000 dhe 1,000,000 eurove (113,157-1,131,570 dollarë) në ditë, sipas kompanisë. Pajisja e treguar në faqen tjetër përdor një pjesë CNC si kornizë dhe përdor DED për të salduar perimetrin e tubit. AM ofron shkallë të lartë depozitimi me mbeturina minimale, ndërsa CNC ofron saktësinë e kërkuar.
Në vitin 2021, një mbulesë uji e printuar në 3D u instalua në një platformë nafte TotalEnergies në Detin e Veriut. Xhaketat e ujit janë një element kritik që përdoret për të kontrolluar rikuperimin e hidrokarbureve në puset në ndërtim e sipër. Në këtë rast, përfitimet e përdorimit të prodhimit aditiv janë koha e reduktuar e përgatitjes dhe emetimet e reduktuara me 45% krahasuar me xhaketat tradicionale të ujit të farkëtuara.
Një tjetër rast biznesi për prodhimin aditiv është zvogëlimi i mjeteve të shtrenjta. Phone Scope ka zhvilluar adaptorë digiscoping për pajisjet që lidhin kamerën e telefonit tuaj me një teleskop ose mikroskop. Telefona të rinj dalin në shitje çdo vit, duke kërkuar që kompanitë të nxjerrin një linjë të re adaptorësh. Duke përdorur AM, një kompani mund të kursejë para në mjetet e shtrenjta që duhet të zëvendësohen kur dalin në shitje telefona të rinj.
Ashtu si me çdo proces ose teknologji, prodhimi aditiv nuk duhet të përdoret pasi konsiderohet i ri ose i ndryshëm. Kjo bëhet për të përmirësuar zhvillimin e produkteve dhe/ose proceset e prodhimit. Duhet të shtojë vlerë. Shembuj të rasteve të tjera të biznesit përfshijnë produkte të personalizuara dhe personalizim masiv, funksionalitet kompleks, pjesë të integruara, më pak material dhe peshë dhe performancë të përmirësuar.
Që AM të realizojë potencialin e saj të rritjes, duhet të adresohen sfidat. Për shumicën e aplikimeve të prodhimit, procesi duhet të jetë i besueshëm dhe i riprodhueshëm. Metodat pasuese të automatizimit të heqjes së materialit nga pjesët dhe mbështetëset dhe përpunimit pasues do të ndihmojnë. Automatizimi gjithashtu rrit produktivitetin dhe ul koston për pjesë.
Një nga fushat me interes më të madh është automatizimi i përpunimit pas përpunimit, siç është heqja dhe përfundimi i pluhurit. Duke automatizuar procesin e prodhimit masiv të aplikacioneve, e njëjta teknologji mund të përsëritet mijëra herë. Problemi është se metodat specifike të automatizimit mund të ndryshojnë sipas llojit të pjesës, madhësisë, materialit dhe procesit. Për shembull, përpunimi pas përpunimit i kurorave të automatizuara dentare është shumë i ndryshëm nga përpunimi i pjesëve të motorëve të raketave, megjithëse të dyja mund të bëhen prej metali.
Meqenëse pjesët janë të optimizuara për AM, shpesh shtohen veçori dhe kanale të brendshme më të avancuara. Për PBF, qëllimi kryesor është të hiqet 100% e pluhurit. Solukon prodhon sisteme automatike për heqjen e pluhurit. Kompania ka zhvilluar një teknologji të quajtur Smart Powder Recovery (SRP) që rrotullon dhe vibron pjesët metalike që janë ende të bashkangjitura në pllakën e ndërtimit. Rrotullimi dhe dridhja kontrollohen nga modeli CAD i pjesës. Duke lëvizur dhe tundur pjesët me saktësi, pluhuri i kapur rrjedh pothuajse si një lëng. Ky automatizim zvogëlon punën manuale dhe mund të përmirësojë besueshmërinë dhe riprodhueshmërinë e heqjes së pluhurit.
Problemet dhe kufizimet e heqjes manuale të pluhurit mund të kufizojnë qëndrueshmërinë e përdorimit të pluhurit metalik AM për prodhim masiv, madje edhe në sasi të vogla. Sistemet e heqjes së pluhurit metalik Solukon mund të funksionojnë në një atmosferë inerte dhe të mbledhin pluhurin e papërdorur për ripërdorim në makinat AM. Solukon kreu një anketë me klientët dhe publikoi një studim në dhjetor 2021 duke treguar se dy shqetësimet më të mëdha janë shëndeti në punë dhe riprodhueshmëria.
Heqja manuale e pluhurit nga strukturat e rrëshirës PBF mund të jetë kohë-humbëse. Kompani të tilla si DyeMansion dhe PostProcess Technologies po ndërtojnë sisteme pas-përpunimi për të hequr automatikisht pluhurin. Shumë pjesë prodhimi aditivësh mund të ngarkohen në një sistem që përmbys dhe nxjerr mediumin për të hequr pluhurin e tepërt. HP ka sistemin e vet që thuhet se heq pluhurin nga dhoma e ndërtimit e Jet Fusion 5200 në 20 minuta. Sistemi e ruan pluhurin e pashkrirë në një enë të veçantë për ripërdorim ose riciklim për aplikime të tjera.
Kompanitë mund të përfitojnë nga automatizimi nëse ai mund të aplikohet në shumicën e hapave të përpunimit pas përpunimit. DyeMansion ofron sisteme për heqjen e pluhurit, përgatitjen e sipërfaqes dhe lyerjen. Sistemi PowerFuse S ngarkon pjesët, avullon pjesët e lëmuara dhe i shkarkon ato. Kompania ofron një raft çeliku inox për varjen e pjesëve, gjë që bëhet me dorë. Sistemi PowerFuse S mund të prodhojë një sipërfaqe të ngjashme me një kallëp injeksioni.
Sfida më e madhe me të cilën përballet industria është të kuptuarit e mundësive reale që ofron automatizimi. Nëse duhet të prodhohen një milion pjesë polimerike, proceset tradicionale të derdhjes ose formëzimit mund të jenë zgjidhja më e mirë, megjithëse kjo varet nga pjesa. AM është shpesh i disponueshëm për prodhimin e parë në prodhimin dhe testimin e veglave. Përmes përpunimit të automatizuar pas përpunimit, mijëra pjesë mund të prodhohen në mënyrë të besueshme dhe të riprodhueshme duke përdorur AM, por është specifik për çdo pjesë dhe mund të kërkojë një zgjidhje të personalizuar.
AM nuk ka të bëjë fare me industrinë. Shumë organizata paraqesin rezultate interesante kërkimore dhe zhvillimore që mund të çojnë në funksionimin e duhur të produkteve dhe shërbimeve. Në industrinë hapësinore, Relativity Space prodhon një nga sistemet më të mëdha të prodhimit të aditivëve metalikë duke përdorur teknologjinë e patentuar DED, të cilën kompania shpreson se do të përdoret për të prodhuar shumicën e raketave të saj. Raketa e saj Terran 1 mund të dërgojë një ngarkesë prej 1,250 kg në orbitën e ulët të Tokës. Relativity planifikon të lançojë një raketë provë në mesin e vitit 2022 dhe tashmë po planifikon një raketë më të madhe dhe të ripërdorshme të quajtur Terran R.
Raketat Terran 1 dhe R të Relativity Space janë një mënyrë inovative për të riimagjinuar se si mund të duken fluturimet hapësinore në të ardhmen. Projektimi dhe optimizimi për prodhimin aditiv ngjallën interes në këtë zhvillim. Kompania pretendon se kjo metodë zvogëlon numrin e pjesëve me 100 herë krahasuar me raketat tradicionale. Kompania gjithashtu pretendon se mund të prodhojë raketa nga lëndët e para brenda 60 ditëve. Ky është një shembull i shkëlqyer i kombinimit të shumë pjesëve në një të vetme dhe thjeshtimit të madh të zinxhirit të furnizimit.
Në industrinë dentare, prodhimi aditiv përdoret për të bërë kurora, ura, shabllone shpimi kirurgjikale, proteza të pjesshme dhe rreshtues dhëmbësh. Align Technology dhe SmileDirectClub përdorin printimin 3D për të prodhuar pjesë për rreshtues plastikë transparentë termoformues. Align Technology, prodhuesi i produkteve të markës Invisalign, përdor shumë nga sistemet e fotopolimerizimit në vaska të Sistemeve 3D. Në vitin 2021, kompania tha se kishte trajtuar mbi 10 milionë pacientë që kur mori miratimin e FDA në vitin 1998. Nëse trajtimi i një pacienti tipik përbëhet nga 10 rreshtues dhëmbësh, që është një vlerësim i ulët, kompania ka prodhuar 100 milionë ose më shumë pjesë AM. Pjesët FRP janë të vështira për t'u ricikluar sepse janë termoset. SmileDirectClub përdor sistemin HP Multi Jet Fusion (MJF) për të prodhuar pjesë termoplastike që mund të riciklohen për aplikime të tjera.
Historikisht, VPP nuk ka qenë në gjendje të prodhojë pjesë të holla, transparente me veti të forta për t'u përdorur si pajisje ortodontike. Në vitin 2021, LuxCreo dhe Graphy publikuan një zgjidhje të mundshme. Që nga shkurti, Graphy ka miratimin e FDA për printimin direkt 3D të pajisjeve dentare. Nëse i printoni ato direkt, procesi nga fillimi në fund konsiderohet më i shkurtër, më i lehtë dhe potencialisht më pak i kushtueshëm.
Një zhvillim i hershëm që mori shumë vëmendje nga media ishte përdorimi i printimit 3D për aplikime ndërtimi në shkallë të gjerë, siç është banimi. Shpesh muret e shtëpisë shtypen me anë të ekstrudimit. Të gjitha pjesët e tjera të shtëpisë janë bërë duke përdorur metoda dhe materiale tradicionale, duke përfshirë dyshemetë, tavanet, çatitë, shkallët, dyert, dritaret, pajisjet, dollapët dhe banakët. Muret e printuara 3D mund të rrisin koston e instalimit të energjisë elektrike, ndriçimit, hidraulikës, kanaleve të ajrit dhe ventilimit për ngrohje dhe ajër të kondicionuar. Përfundimi i pjesës së brendshme dhe të jashtme të një muri betoni është më i vështirë sesa me një dizajn tradicional muri. Modernizimi i një shtëpie me mure të printuara 3D është gjithashtu një konsideratë e rëndësishme.
Studiuesit në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge po studiojnë se si të ruajnë energjinë në mure të printuara në 3D. Duke futur tuba në mur gjatë ndërtimit, uji mund të rrjedhë përmes tij për ngrohje dhe ftohje. Ky projekt kërkim-zhvillimi është interesant dhe inovativ, por është ende në një fazë të hershme të zhvillimit. Ky projekt kërkim-zhvillimi është interesant dhe inovativ, por është ende në një fazë të hershme të zhvillimit.Ky projekt kërkimor është interesant dhe inovativ, por është ende në fazat e hershme të zhvillimit.Ky projekt kërkimor është interesant dhe inovativ, por është ende në fazat e hershme të zhvillimit.
Shumica prej nesh nuk janë ende të njohur me ekonominë e printimit 3D të pjesëve të ndërtesave ose objekteve të tjera të mëdha. Teknologjia është përdorur për të prodhuar disa ura, tenda, stola parku dhe elementë dekorativë për ndërtesa dhe mjedisin e jashtëm. Besohet se avantazhet e prodhimit aditiv në shkallë të vogël (nga disa centimetra në disa metra) vlejnë edhe për printimin 3D në shkallë të gjerë. Përfitimet kryesore të përdorimit të prodhimit aditiv përfshijnë krijimin e formave dhe karakteristikave komplekse, zvogëlimin e numrit të pjesëve, zvogëlimin e materialit dhe peshës dhe rritjen e produktivitetit. Nëse AM nuk shton vlerë, dobia e tij duhet të vihet në dyshim.
Në tetor 2021, Stratasys bleu 55% të aksioneve të mbetura në Xaar 3D, një degë e prodhuesit britanik të printerëve industrialë me bojë Xaar. Teknologjia polimer PBF e Stratasys, e quajtur Selective Absorbion Fusion, bazohet në kokat e printimit me bojë Xaar. Makina Stratasys H350 konkurron me sistemin HP MJF.
Blerja e Desktop Metal ishte mbresëlënëse. Në shkurt të vitit 2021, kompania bleu Envisiontec, një prodhues i hershëm i sistemeve industriale të prodhimit aditiv. Në maj të vitit 2021, kompania bleu Adaptive3D, një zhvillues i polimereve fleksibël VPP. Në korrik të vitit 2021, Desktop Metal bleu Aerosint, një zhvillues i proceseve të riveshjes me pluhur me shumë materiale. Blerja më e madhe ndodhi në gusht kur Desktop Metal bleu konkurrentin ExOne për 575 milionë dollarë.
Blerja e ExOne nga Desktop Metal bashkon dy prodhues të njohur të sistemeve metalike BJT. Në përgjithësi, teknologjia nuk ka arritur ende nivelin që shumë besojnë. Kompanitë vazhdojnë të adresojnë çështje të tilla si përsëritshmëria, besueshmëria dhe kuptimi i shkakut rrënjësor të problemeve ndërsa ato lindin. Megjithatë, nëse problemet zgjidhen, ka ende hapësirë ​​që teknologjia të arrijë tregje më të mëdha. Në korrik 2021, 3DEO, një ofrues shërbimesh që përdor një sistem të patentuar printimi 3D, tha se kishte dërguar një të miliontën tek klientët.
Zhvilluesit e softuerëve dhe platformave cloud kanë parë një rritje të ndjeshme në industrinë e prodhimit shtesë. Kjo është veçanërisht e vërtetë për sistemet e menaxhimit të performancës (MES) që gjurmojnë zinxhirin e vlerës së AM. 3D Systems ra dakord të blejë Oqton në shtator 2021 për 180 milionë dollarë. E themeluar në vitin 2017, Oqton ofron zgjidhje të bazuara në cloud për të përmirësuar rrjedhën e punës dhe për të përmirësuar efikasitetin e AM. Materialize bleu Link3D në nëntor 2021 për 33.5 milionë dollarë. Ashtu si Oqton, platforma cloud e Link3D gjurmon punën dhe thjeshton rrjedhën e punës së AM.
Një nga blerjet më të fundit në vitin 2021 është blerja e Wohlers Associates nga ASTM International. Së bashku ata po punojnë për të shfrytëzuar markën Wohlers për të mbështetur përhapjen më të gjerë të AM në të gjithë botën. Përmes Qendrës së Ekselencës ASTM AM, Wohlers Associates do të vazhdojë të prodhojë raporte dhe botime të tjera të Wohlers, si dhe të ofrojë shërbime këshillimore, analiza tregu dhe trajnime.
Industria e prodhimit aditiv është zhvilluar dhe shumë industri po e përdorin këtë teknologji për një gamë të gjerë aplikimesh. Por printimi 3D nuk do të zëvendësojë shumicën e formave të tjera të prodhimit. Në vend të kësaj, ai përdoret për të krijuar lloje të reja produktesh dhe modelesh biznesi. Organizatat përdorin AM për të zvogëluar peshën e pjesëve, për të zvogëluar kohën e prodhimit dhe kostot e mjeteve, si dhe për të përmirësuar personalizimin dhe performancën e produkteve. Industria e prodhimit aditiv pritet të vazhdojë trajektoren e saj të rritjes me kompani, produkte, shërbime, aplikime dhe raste përdorimi të reja që do të shfaqen, shpesh me një shpejtësi marramendëse.