Utengenezaji wa nyongeza, unaojulikana pia kama uchapishaji wa 3D, umeendelea kubadilika kwa karibu miaka 35 tangu utumizi wake wa kibiashara.Sekta ya anga, magari, ulinzi, nishati, usafirishaji, matibabu, meno na watumiaji hutumia utengenezaji wa nyongeza kwa matumizi anuwai.
Kwa kupitishwa kwa kuenea kama hii, ni wazi kwamba utengenezaji wa nyongeza sio suluhisho la ukubwa mmoja.Kulingana na kiwango cha istilahi cha ISO/ASTM 52900, karibu mifumo yote ya uundaji wa viongezeo vya kibiashara iko katika mojawapo ya kategoria saba za mchakato.Hizi ni pamoja na extrusion ya nyenzo (MEX), photopolymerization ya kuoga (VPP), mchanganyiko wa kitanda cha unga (PBF), unyunyiziaji wa binder (BJT), unyunyiziaji wa nyenzo (MJT), uwekaji wa nishati iliyoelekezwa (DED), na lamination ya karatasi (SHL).Hapa hupangwa kwa umaarufu kulingana na mauzo ya kitengo.
Idadi inayoongezeka ya wataalamu wa sekta hiyo, ikiwa ni pamoja na wahandisi na wasimamizi, wanajifunza wakati utengenezaji wa ziada unaweza kusaidia kuboresha bidhaa au mchakato na wakati hauwezi.Kihistoria, mipango mikuu ya kutekeleza utengenezaji wa nyongeza imetoka kwa wahandisi wenye uzoefu na teknolojia.Usimamizi huona mifano zaidi ya jinsi utengenezaji wa nyongeza unavyoweza kuboresha tija, kupunguza nyakati za kuongoza na kuunda fursa mpya za biashara.AM haitachukua nafasi ya aina nyingi za kitamaduni za utengenezaji, lakini itakuwa sehemu ya safu ya mjasiriamali ya ukuzaji wa bidhaa na uwezo wa utengenezaji.
Utengenezaji wa nyongeza una anuwai ya matumizi, kutoka kwa microfluidis hadi ujenzi wa kiwango kikubwa.Faida za AM hutofautiana kulingana na tasnia, matumizi, na utendaji unaohitajika.Mashirika lazima yawe na sababu nzuri za kutekeleza AM, bila kujali hali ya matumizi.Ya kawaida zaidi ni uundaji wa dhana, uthibitishaji wa muundo, na ufaafu na uthibitishaji wa utendakazi.Makampuni zaidi na zaidi yanaitumia kuunda zana na maombi ya uzalishaji kwa wingi, ikijumuisha utengenezaji wa bidhaa maalum.
Kwa maombi ya anga, uzito ni sababu kuu.Inagharimu takriban $10,000 kuweka mzigo wa kilo 0.45 kwenye mzunguko wa Dunia, kulingana na Kituo cha Ndege cha Marshall cha NASA.Kupunguza uzito wa satelaiti kunaweza kuokoa gharama za uzinduzi.Picha iliyoambatishwa inaonyesha sehemu ya chuma ya Swissto12 AM ambayo inachanganya miongozo kadhaa ya mawimbi kuwa sehemu moja.Kwa AM, uzito umepunguzwa hadi chini ya kilo 0.08.
Utengenezaji wa nyongeza hutumiwa katika mnyororo wa thamani katika tasnia ya nishati.Kwa kampuni zingine, kesi ya biashara ya kutumia AM ni kusisitiza haraka miradi ili kuunda bidhaa bora zaidi katika muda mfupi zaidi.Katika tasnia ya mafuta na gesi, sehemu au mikusanyiko iliyoharibiwa inaweza kugharimu maelfu ya dola au zaidi katika uzalishaji uliopotea kwa saa.Kutumia AM kurejesha shughuli kunaweza kuvutia sana.
Mtengenezaji mkuu wa mifumo ya DED MX3D ametoa zana ya kutengeneza bomba ya mfano.Bomba lililoharibika linaweza kugharimu kati ya €100,000 na €1,000,000 ($113,157-$1,131,570) kwa siku, kulingana na kampuni hiyo.Ratiba iliyoonyeshwa kwenye ukurasa unaofuata hutumia sehemu ya CNC kama fremu na hutumia DED kulehemu mzingo wa bomba.AM hutoa viwango vya juu vya uwekaji na taka kidogo, wakati CNC inatoa usahihi unaohitajika.
Mnamo 2021, sanduku la maji lililochapishwa la 3D liliwekwa kwenye rig ya mafuta ya TotalEnergies katika Bahari ya Kaskazini.Jaketi za maji ni nyenzo muhimu inayotumika kudhibiti urejeshaji wa hidrokaboni kwenye visima vinavyojengwa.Katika kesi hii, faida za kutumia utengenezaji wa nyongeza hupunguzwa nyakati za risasi na kupunguza uzalishaji kwa 45% ikilinganishwa na jaketi za maji za kughushi za jadi.
Kesi nyingine ya biashara kwa utengenezaji wa nyongeza ni kupunguzwa kwa zana za gharama kubwa.Upeo wa Simu umetengeneza adapta za digiscoping za vifaa vinavyounganisha kamera ya simu yako kwenye darubini au darubini.Simu mpya hutolewa kila mwaka, na kuhitaji kampuni kutoa laini mpya ya adapta.Kwa kutumia AM, kampuni inaweza kuokoa pesa kwa zana ghali zinazohitaji kubadilishwa wakati simu mpya zinapotolewa.
Kama ilivyo kwa mchakato au teknolojia yoyote, utengenezaji wa nyongeza haupaswi kutumiwa kwani unachukuliwa kuwa mpya au tofauti.Hii ni kuboresha maendeleo ya bidhaa na/au michakato ya utengenezaji.Inapaswa kuongeza thamani.Mifano ya matukio mengine ya biashara ni pamoja na bidhaa maalum na ugeuzaji kukufaa kwa wingi, utendakazi changamano, sehemu zilizounganishwa, nyenzo na uzito mdogo, na utendakazi ulioboreshwa.
Ili AM itambue uwezo wake wa ukuaji, changamoto zinahitaji kushughulikiwa.Kwa matumizi mengi ya utengenezaji, mchakato lazima uwe wa kuaminika na wa kuzaliana.Njia zinazofuata za uondoaji wa vifaa vya sehemu na msaada na usindikaji baada ya usindikaji zitasaidia.Otomatiki pia huongeza tija na hupunguza gharama kwa kila sehemu.
Mojawapo ya maeneo ya kuvutia zaidi ni uwekaji otomatiki baada ya usindikaji kama vile kuondoa poda na kumaliza.Kwa otomatiki mchakato wa uzalishaji wa wingi wa maombi, teknolojia hiyo inaweza kurudiwa maelfu ya mara.Shida ni kwamba njia maalum za otomatiki zinaweza kutofautiana kulingana na aina ya sehemu, saizi, nyenzo na mchakato.Kwa mfano, usindikaji wa baada ya usindikaji wa taji za meno za otomatiki ni tofauti sana na usindikaji wa sehemu za injini ya roketi, ingawa zote mbili zinaweza kufanywa kwa chuma.
Kwa sababu sehemu zimeboreshwa kwa AM, vipengele vya juu zaidi na chaneli za ndani mara nyingi huongezwa.Kwa PBF, lengo kuu ni kuondoa 100% ya poda.Solukon hutengeneza mifumo ya kuondoa poda kiotomatiki.Kampuni hiyo imeunda teknolojia iitwayo Smart Powder Recovery (SRP) ambayo huzunguka na kutetemeka sehemu za chuma ambazo bado zimeunganishwa kwenye sahani ya ujenzi.Mzunguko na vibration hudhibitiwa na mfano wa CAD wa sehemu.Kwa kusonga kwa usahihi na kutikisa sehemu, poda iliyokamatwa inapita karibu kama kioevu.Otomatiki hii inapunguza kazi ya mikono na inaweza kuboresha kutegemewa na kuzaliana kwa uondoaji wa poda.
Matatizo na mapungufu ya kuondolewa kwa poda ya mwongozo inaweza kupunguza uwezekano wa kutumia AM kwa ajili ya uzalishaji wa wingi, hata kwa kiasi kidogo.Mifumo ya kuondoa poda ya metali ya Solukon inaweza kufanya kazi katika angahewa ajizi na kukusanya poda ambayo haijatumika kutumika tena katika mashine za AM.Solukon ilifanya uchunguzi wa wateja na kuchapisha utafiti mnamo Desemba 2021 unaoonyesha kuwa mambo makuu mawili yanayosumbua ni afya ya kazini na kuzaliana tena.
Kuondoa poda kwa mikono kutoka kwa miundo ya resin ya PBF inaweza kuchukua muda mwingi.Kampuni kama vile DyeMansion na PostProcess Technologies zinaunda mifumo ya uchakataji ili kuondoa poda kiotomatiki.Sehemu nyingi za utengenezaji wa nyongeza zinaweza kupakiwa kwenye mfumo ambao hugeuza na kutoa kati ili kuondoa poda ya ziada.HP ina mfumo wake ambao unasemekana kuondoa poda kutoka kwa chumba cha ujenzi cha Jet Fusion 5200 katika dakika 20.Mfumo huhifadhi poda ambayo haijayeyuka katika chombo tofauti kwa matumizi tena au kuchakata tena kwa programu zingine.
Kampuni zinaweza kufaidika kutokana na uwekaji kiotomatiki ikiwa inaweza kutumika kwa hatua nyingi za baada ya usindikaji.DyeMansion inatoa mifumo ya kuondoa poda, utayarishaji wa uso na uchoraji.Mfumo wa PowerFuse S hupakia sehemu, huvuta sehemu laini na kuzipakua.Kampuni hutoa rack ya chuma cha pua kwa sehemu za kunyongwa, ambazo zinafanywa kwa mkono.Mfumo wa PowerFuse S unaweza kutoa uso unaofanana na ukungu wa sindano.
Changamoto kubwa inayokabili tasnia ni kuelewa fursa halisi ambazo otomatiki inapaswa kutoa.Ikiwa sehemu milioni za polima zinahitajika kufanywa, michakato ya kitamaduni ya kutupwa au ukingo inaweza kuwa suluhisho bora, ingawa hii inategemea sehemu.AM mara nyingi inapatikana kwa toleo la kwanza la uzalishaji katika utengenezaji na majaribio ya zana.Kupitia uchakataji wa kiotomatiki baada ya usindikaji, maelfu ya sehemu zinaweza kuzalishwa kwa uhakika na kwa kutumia AM, lakini ni mahususi na huenda zikahitaji suluhu maalum.
AM haina uhusiano wowote na tasnia.Mashirika mengi yanawasilisha matokeo ya utafiti na maendeleo ya kuvutia ambayo yanaweza kusababisha utendakazi sahihi wa bidhaa na huduma.Katika tasnia ya angani, Relativity Space inazalisha mojawapo ya mifumo mikubwa zaidi ya utengenezaji wa nyongeza ya chuma kwa kutumia teknolojia ya umiliki ya DED, ambayo kampuni inatumai itatumika kutengeneza roketi zake nyingi.Roketi yake ya Terran 1 inaweza kutoa mzigo wa kilo 1,250 kwa mzunguko wa chini wa Dunia.Relativity inapanga kurusha roketi ya majaribio katikati ya 2022 na tayari inapanga roketi kubwa zaidi inayoweza kutumika tena iitwayo Terran R.
Roketi za Relativity Space za Terran 1 na R ni njia bunifu ya kufikiria upya jinsi anga la anga la juu linaweza kuonekana.Ubunifu na uboreshaji wa utengenezaji wa nyongeza ulizua shauku katika maendeleo haya.Kampuni hiyo inadai kuwa njia hii inapunguza idadi ya sehemu kwa mara 100 ikilinganishwa na roketi za jadi.Kampuni hiyo pia inadai kuwa inaweza kutengeneza roketi kutoka kwa malighafi ndani ya siku 60.Huu ni mfano mzuri wa kuchanganya sehemu nyingi katika moja na kurahisisha sana ugavi.
Katika tasnia ya meno, utengenezaji wa nyongeza hutumiwa kutengeneza taji, madaraja, violezo vya kuchimba visima vya upasuaji, meno ya bandia ya sehemu na wapangaji.Pangilia Teknolojia na SmileDirectClub hutumia uchapishaji wa 3D kutoa sehemu za vipanganishi vya plastiki vya kutengeneza joto.Align Technology, mtengenezaji wa bidhaa zenye chapa ya Invisalign, hutumia mifumo mingi ya upolimishaji picha katika bafu za Mifumo ya 3D.Mnamo 2021, kampuni hiyo ilisema ilikuwa imewatibu zaidi ya wagonjwa milioni 10 tangu ilipopokea kibali cha FDA mwaka wa 1998. Ikiwa matibabu ya kawaida ya mgonjwa yana vifaa 10 vya kusawazisha, ambayo ni makadirio ya chini, kampuni hiyo imetoa sehemu milioni 100 au zaidi za AM.Sehemu za FRP ni ngumu kusaga tena kwa sababu ni thermoset.SmileDirectClub hutumia mfumo wa HP Multi Jet Fusion (MJF) kutoa sehemu za thermoplastic ambazo zinaweza kuchakatwa kwa programu zingine.
Kihistoria, VPP haijaweza kutoa sehemu nyembamba, zenye uwazi na sifa za nguvu kwa ajili ya matumizi kama vifaa vya orthodontic.Mnamo 2021, LuxCreo na Graphy walitoa suluhisho linalowezekana.Kufikia Februari, Graphy ina idhini ya FDA ya uchapishaji wa moja kwa moja wa 3D wa vifaa vya meno.Ikiwa utazichapisha moja kwa moja, mchakato wa mwisho hadi mwisho unachukuliwa kuwa mfupi, rahisi, na uwezekano wa gharama nafuu.
Maendeleo ya mapema ambayo yalipata umakini mkubwa wa media yalikuwa matumizi ya uchapishaji wa 3D kwa matumizi makubwa ya ujenzi kama vile nyumba.Mara nyingi kuta za nyumba huchapishwa na extrusion.Sehemu nyingine zote za nyumba zilifanywa kwa kutumia mbinu na vifaa vya jadi, ikiwa ni pamoja na sakafu, dari, paa, ngazi, milango, madirisha, vifaa, makabati na countertops.Kuta zilizochapishwa za 3D zinaweza kuongeza gharama ya kusakinisha umeme, taa, mabomba, mifereji ya mifereji ya maji, na matundu ya kupokanzwa na hali ya hewa.Kumaliza mambo ya ndani na nje ya ukuta wa saruji ni ngumu zaidi kuliko kwa muundo wa jadi wa ukuta.Kuboresha nyumba na kuta zilizochapishwa za 3D pia ni jambo muhimu kuzingatia.
Watafiti katika Maabara ya Kitaifa ya Oak Ridge wanasoma jinsi ya kuhifadhi nishati katika kuta zilizochapishwa za 3D.Kwa kuingiza mabomba kwenye ukuta wakati wa ujenzi, maji yanaweza kutiririka kwa joto na baridi. Mradi huu wa R&D ni wa kuvutia na wa ubunifu, lakini bado uko katika hatua ya awali ya maendeleo. Mradi huu wa R&D ni wa kuvutia na wa ubunifu, lakini bado uko katika hatua ya awali ya maendeleo.Mradi huu wa utafiti ni wa kuvutia na wa ubunifu, lakini bado uko katika hatua za mwanzo za maendeleo.Mradi huu wa utafiti ni wa kuvutia na wa ubunifu, lakini bado katika hatua za mwanzo za maendeleo.
Wengi wetu bado hatujafahamu uchumi wa sehemu za ujenzi wa uchapishaji wa 3D au vitu vingine vikubwa.Teknolojia hiyo imetumika kutengeneza madaraja, vifuniko, viti vya bustani na vipengee vya mapambo kwa majengo na mazingira ya nje.Inaaminika kuwa faida za utengenezaji wa nyongeza kwa mizani ndogo (kutoka sentimita chache hadi mita kadhaa) zinatumika kwa uchapishaji wa 3D wa kiwango kikubwa.Faida kuu za kutumia utengenezaji wa nyongeza ni pamoja na kuunda maumbo na huduma ngumu, kupunguza idadi ya sehemu, kupunguza nyenzo na uzito, na kuongeza tija.Ikiwa AM haiongezi thamani, manufaa yake yanapaswa kutiliwa shaka.
Mnamo Oktoba 2021, Stratasys ilipata hisa iliyosalia ya 55% katika Xaar 3D, kampuni tanzu ya mtengenezaji wa kichapishaji wa inkjet wa Uingereza Xaar.Teknolojia ya PBF ya polima ya Stratasys, inayoitwa Selective Absorbion Fusion, inategemea vichwa vya kuchapisha vya Xaar vya inkjet.Mashine ya Stratasys H350 inashindana na mfumo wa HP MJF.
Kununua Metal Desktop ilikuwa ya kuvutia.Mnamo Februari 2021, kampuni hiyo ilipata Envisiontec, mtengenezaji wa muda mrefu wa mifumo ya utengenezaji wa viongeza vya viwandani.Mnamo Mei 2021, kampuni ilipata Adaptive3D, msanidi wa polima za VPP zinazonyumbulika.Mnamo Julai 2021, Desktop Metal ilipata Aerosint, msanidi wa michakato ya uwekaji upya wa mipako ya poda.Ununuzi mkubwa zaidi ulikuja mnamo Agosti wakati Desktop Metal iliponunua mshindani wa ExOne kwa $575 milioni.
Upatikanaji wa ExOne by Desktop Metal huleta pamoja watengenezaji wawili mashuhuri wa mifumo ya chuma ya BJT.Kwa ujumla, teknolojia bado haijafikia kiwango ambacho wengi wanaamini.Kampuni zinaendelea kushughulikia masuala kama vile kujirudia, kutegemewa, na kuelewa chanzo cha matatizo yanapotokea.Hata hivyo, ikiwa matatizo yatatatuliwa, bado kuna nafasi kwa teknolojia kufikia masoko makubwa.Mnamo Julai 2021, 3DEO, mtoa huduma anayetumia mfumo wa uchapishaji wa 3D, alisema ilikuwa imesafirisha milioni moja kwa wateja.
Watengenezaji wa programu na jukwaa la wingu wameona ukuaji mkubwa katika tasnia ya utengenezaji wa nyongeza.Hii ni kweli hasa kwa mifumo ya usimamizi wa utendaji (MES) inayofuatilia msururu wa thamani wa AM.3D Systems ilikubali kununua Oqton mnamo Septemba 2021 kwa $180 milioni.Ilianzishwa mwaka wa 2017, Oqton hutoa suluhu zinazotegemea wingu ili kuboresha mtiririko wa kazi na kuboresha ufanisi wa AM.Materialize ilinunua Link3D mnamo Novemba 2021 kwa $33.5 milioni.Kama Oqton, jukwaa la wingu la Link3D hufuatilia kazi na kurahisisha utendakazi wa AM.
Mojawapo ya ununuzi wa hivi punde zaidi wa 2021 ni upataji wa ASTM International wa Wohlers Associates.Kwa pamoja wanafanya kazi ili kuongeza chapa ya Wohlers ili kuunga mkono kupitishwa kwa AM kote ulimwenguni.Kupitia Kituo cha Ubora cha ASTM AM, Wohlers Associates itaendelea kutoa ripoti za Wohlers na machapisho mengine, na pia kutoa huduma za ushauri, uchambuzi wa soko na mafunzo.
Sekta ya utengenezaji wa nyongeza imepevuka na viwanda vingi vinatumia teknolojia hiyo kwa matumizi mbalimbali.Lakini uchapishaji wa 3D hautachukua nafasi ya aina nyingine nyingi za utengenezaji.Badala yake, hutumiwa kuunda aina mpya za bidhaa na mifano ya biashara.Mashirika hutumia AM ili kupunguza uzito wa sehemu, kupunguza muda wa risasi na gharama za zana, na kuboresha utendakazi na ubinafsishaji wa bidhaa.Sekta ya utengenezaji wa nyongeza inatarajiwa kuendelea na msururu wake wa ukuaji na kampuni mpya, bidhaa, huduma, programu na kesi za utumiaji zinazoibuka, mara nyingi kwa kasi kubwa.