Ang additive manufacturing, na kilala rin bilang 3D printing, ay patuloy na umuunlad sa loob ng halos 35 taon mula noong komersyal na paggamit nito.Ang industriya ng aerospace, automotive, depensa, enerhiya, transportasyon, medikal, dental, at consumer ay gumagamit ng additive manufacturing para sa malawak na hanay ng mga aplikasyon.
Sa ganoong kalat na pag-aampon, malinaw na ang additive manufacturing ay hindi isang one-size-fits-all na solusyon.Ayon sa pamantayang terminolohiya ng ISO/ASTM 52900, halos lahat ng komersyal na additive manufacturing system ay nabibilang sa isa sa pitong kategorya ng proseso.Kabilang dito ang material extrusion (MEX), bath photopolymerization (VPP), powder bed fusion (PBF), binder spraying (BJT), material spraying (MJT), directed energy deposition (DED), at sheet lamination (SHL).Narito ang mga ito ay pinagsunod-sunod ayon sa katanyagan batay sa mga benta ng yunit.
Ang dumaraming bilang ng mga propesyonal sa industriya, kabilang ang mga inhinyero at tagapamahala, ay natututo kung kailan makakatulong ang additive manufacturing na pahusayin ang isang produkto o proseso at kapag hindi nito magagawa.Sa kasaysayan, ang mga pangunahing inisyatiba upang ipatupad ang additive manufacturing ay nagmula sa mga inhinyero na nakaranas ng teknolohiya.Nakikita ng pamamahala ang higit pang mga halimbawa kung paano maaaring mapabuti ng pagmamanupaktura ng additive ang pagiging produktibo, bawasan ang mga oras ng lead at lumikha ng mga bagong pagkakataon sa negosyo.Hindi papalitan ng AM ang karamihan sa mga tradisyunal na anyo ng pagmamanupaktura, ngunit magiging bahagi ng arsenal ng negosyante ng pagbuo ng produkto at mga kakayahan sa pagmamanupaktura.
Ang additive manufacturing ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa microfluidics hanggang sa malakihang konstruksyon.Ang mga benepisyo ng AM ay nag-iiba ayon sa industriya, aplikasyon, at kinakailangang pagganap.Dapat ay may magandang dahilan ang mga organisasyon sa pagpapatupad ng AM, anuman ang sitwasyon ng paggamit.Ang pinakakaraniwan ay ang pagmomodelo ng konsepto, pag-verify ng disenyo, at pag-verify ng pagiging angkop at pagpapagana.Parami nang parami ang mga kumpanyang gumagamit nito para gumawa ng mga tool at application para sa mass production, kabilang ang custom na product development.
Para sa mga aplikasyon ng aerospace, ang timbang ay isang pangunahing kadahilanan.Nagkakahalaga ito ng humigit-kumulang $10,000 upang maglagay ng 0.45kg na payload sa Earth orbit, ayon sa Marshall Space Flight Center ng NASA.Ang pagbabawas ng bigat ng mga satellite ay makakatipid sa mga gastos sa paglulunsad.Ang kalakip na larawan ay nagpapakita ng Swissto12 metal AM na bahagi na pinagsasama ang ilang mga waveguide sa isang bahagi.Sa AM, ang timbang ay nababawasan sa mas mababa sa 0.08 kg.
Ginagamit ang additive manufacturing sa buong value chain sa industriya ng enerhiya.Para sa ilang kumpanya, ang kaso ng negosyo para sa paggamit ng AM ay ang mabilis na pag-ulit ng mga proyekto upang lumikha ng pinakamahusay na posibleng produkto sa pinakamaikling panahon.Sa industriya ng langis at gas, ang mga nasirang bahagi o asembliya ay maaaring magastos ng libu-libong dolyar o higit pa sa nawalang produktibidad kada oras.Ang paggamit ng AM upang ibalik ang mga operasyon ay maaaring maging partikular na kaakit-akit.
Ang isang pangunahing tagagawa ng mga DED system na MX3D ay naglabas ng isang prototype pipe repair tool.Ang isang nasirang pipeline ay maaaring magastos sa pagitan ng €100,000 at €1,000,000 ($113,157-$1,131,570) sa isang araw, ayon sa kumpanya.Ang kabit na ipinapakita sa susunod na pahina ay gumagamit ng bahagi ng CNC bilang isang frame at gumagamit ng DED upang hinangin ang circumference ng pipe.Nagbibigay ang AM ng mataas na rate ng deposition na may kaunting basura, habang ang CNC ay nagbibigay ng kinakailangang katumpakan.
Noong 2021, isang 3D printed water casing ang na-install sa isang TotalEnergies oil rig sa North Sea.Ang mga water jacket ay isang kritikal na elemento na ginagamit upang kontrolin ang pagbawi ng hydrocarbon sa mga balon na ginagawa.Sa kasong ito, ang mga benepisyo ng paggamit ng additive na pagmamanupaktura ay nababawasan ang mga lead time at nababawasan ang mga emisyon ng 45% kumpara sa tradisyonal na mga pekeng water jacket.
Ang isa pang kaso ng negosyo para sa additive manufacturing ay ang pagbabawas ng mamahaling tooling.Ang Saklaw ng Telepono ay bumuo ng mga digiscoping adapter para sa mga device na nagkokonekta sa camera ng iyong telepono sa isang teleskopyo o mikroskopyo.Ang mga bagong telepono ay inilabas bawat taon, na nangangailangan ng mga kumpanya na maglabas ng bagong linya ng mga adaptor.Sa pamamagitan ng paggamit ng AM, makakatipid ang isang kumpanya sa mga mamahaling tool na kailangang palitan kapag may mga bagong teleponong inilabas.
Tulad ng anumang proseso o teknolohiya, hindi dapat gamitin ang additive manufacturing dahil ito ay itinuturing na bago o naiiba.Ito ay upang mapabuti ang pagbuo ng produkto at/o mga proseso ng pagmamanupaktura.Dapat itong magdagdag ng halaga.Kasama sa mga halimbawa ng iba pang mga kaso ng negosyo ang mga custom na produkto at mass customization, kumplikadong functionality, pinagsamang mga bahagi, mas kaunting materyal at timbang, at pinahusay na pagganap.
Para matanto ng AM ang potensyal na paglago nito, kailangang tugunan ang mga hamon.Para sa karamihan ng mga aplikasyon sa pagmamanupaktura, ang proseso ay dapat na maaasahan at maaaring kopyahin.Ang mga kasunod na paraan ng pag-automate ng pag-alis ng materyal ng mga bahagi at suporta at post-processing ay makakatulong.Pinapataas din ng automation ang pagiging produktibo at binabawasan ang gastos sa bawat bahagi.
Ang isa sa mga lugar na pinakainteresado ay ang post-processing automation tulad ng pag-alis ng pulbos at pagtatapos.Sa pamamagitan ng pag-automate ng proseso ng mass production ng mga application, ang parehong teknolohiya ay maaaring ulitin ng libu-libong beses.Ang problema ay ang mga partikular na pamamaraan ng automation ay maaaring mag-iba ayon sa uri ng bahagi, laki, materyal, at proseso.Halimbawa, ang post-processing ng mga automated na dental crown ay ibang-iba sa pagproseso ng mga rocket engine parts, bagama't pareho ay maaaring gawa sa metal.
Dahil ang mga bahagi ay na-optimize para sa AM, madalas na idinaragdag ang mga mas advanced na feature at panloob na channel.Para sa PBF, ang pangunahing layunin ay alisin ang 100% ng pulbos.Gumagawa si Solukon ng mga awtomatikong sistema ng pagtanggal ng pulbos.Ang kumpanya ay nakabuo ng teknolohiyang tinatawag na Smart Powder Recovery (SRP) na umiikot at nagvibrate ng mga bahaging metal na nakakabit pa rin sa build plate.Ang pag-ikot at panginginig ng boses ay kinokontrol ng modelong CAD ng bahagi.Sa pamamagitan ng tumpak na paggalaw at pag-alog ng mga bahagi, ang nakuhang pulbos ay dumadaloy na halos parang likido.Binabawasan ng automation na ito ang manu-manong paggawa at maaaring mapabuti ang pagiging maaasahan at muling paggawa ng pag-alis ng pulbos.
Ang mga problema at limitasyon ng manu-manong pag-alis ng pulbos ay maaaring limitahan ang posibilidad ng paggamit ng AM para sa mass production, kahit na sa maliit na dami.Ang mga sistema ng pagtanggal ng pulbos ng metal ng Solukon ay maaaring gumana sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran at mangolekta ng hindi nagamit na pulbos para muling magamit sa mga AM machine.Nagsagawa si Solukon ng isang survey sa customer at nag-publish ng isang pag-aaral noong Disyembre 2021 na nagpapakita na ang dalawang pinakamalaking alalahanin ay ang kalusugan ng trabaho at muling paggawa.
Ang manu-manong pag-alis ng pulbos mula sa mga istruktura ng resin ng PBF ay maaaring matagal.Ang mga kumpanya tulad ng DyeMansion at PostProcess Technologies ay gumagawa ng mga post-processing system upang awtomatikong alisin ang pulbos.Maraming mga additive na bahagi ng pagmamanupaktura ang maaaring i-load sa isang sistema na binabaligtad at inilalabas ang daluyan upang alisin ang labis na pulbos.May sariling sistema ang HP na sinasabing mag-aalis ng pulbos mula sa build chamber ng Jet Fusion 5200 sa loob ng 20 minuto.Ang system ay nag-iimbak ng hindi natunaw na pulbos sa isang hiwalay na lalagyan para sa muling paggamit o pag-recycle para sa iba pang mga application.
Maaaring makinabang ang mga kumpanya mula sa automation kung mailalapat ito sa karamihan ng mga hakbang sa post-processing.Nag-aalok ang DyeMansion ng mga system para sa pagtanggal ng pulbos, paghahanda sa ibabaw at pagpipinta.Ang PowerFuse S system ay naglo-load ng mga bahagi, nagpapasingaw sa makinis na mga bahagi at naglalabas ng mga ito.Ang kumpanya ay nagbibigay ng isang hindi kinakalawang na asero rack para sa pabitin bahagi, na kung saan ay ginawa sa pamamagitan ng kamay.Ang PowerFuse S system ay maaaring gumawa ng isang ibabaw na katulad ng isang injection mold.
Ang pinakamalaking hamon na kinakaharap ng industriya ay ang pag-unawa sa mga tunay na pagkakataon na inaalok ng automation.Kung ang isang milyong bahagi ng polimer ay kailangang gawin, ang tradisyonal na proseso ng paghahagis o paghubog ay maaaring ang pinakamahusay na solusyon, bagama't ito ay nakasalalay sa bahagi.Madalas na available ang AM para sa unang production run sa paggawa at pagsubok ng tool.Sa pamamagitan ng automated na post-processing, libu-libong bahagi ang maaaring gawin nang mapagkakatiwalaan at reproducible gamit ang AM, ngunit ito ay partikular sa bahagi at maaaring mangailangan ng custom na solusyon.
Walang kinalaman ang AM sa industriya.Maraming organisasyon ang nagpapakita ng mga kawili-wiling resulta ng pananaliksik at pagpapaunlad na maaaring humantong sa maayos na paggana ng mga produkto at serbisyo.Sa industriya ng aerospace, ang Relativity Space ay gumagawa ng isa sa pinakamalaking sistema ng pagmamanupaktura ng metal additive gamit ang proprietary DED na teknolohiya, na inaasahan ng kumpanya na gagamitin sa paggawa ng karamihan sa mga rocket nito.Ang Terran 1 rocket nito ay maaaring maghatid ng 1,250 kg na payload sa mababang orbit ng Earth.Plano ng relativity na maglunsad ng test rocket sa kalagitnaan ng 2022 at nagpaplano na ng mas malaki, magagamit muli na rocket na tinatawag na Terran R.
Ang Terran 1 at R rocket ng Relativity Space ay isang makabagong paraan upang muling isipin kung ano ang magiging hitsura ng spaceflight sa hinaharap.Ang disenyo at pag-optimize para sa additive manufacturing ay nagdulot ng interes sa pag-unlad na ito.Sinasabi ng kumpanya na ang pamamaraang ito ay binabawasan ang bilang ng mga bahagi ng 100 beses kumpara sa mga tradisyonal na rocket.Sinasabi rin ng kumpanya na makakagawa ito ng mga rocket mula sa mga hilaw na materyales sa loob ng 60 araw.Ito ay isang magandang halimbawa ng pagsasama-sama ng maraming bahagi sa isa at lubos na pinasimple ang supply chain.
Sa industriya ng ngipin, ginagamit ang additive manufacturing para gumawa ng mga korona, tulay, surgical drilling templates, partial dentures at aligners.Ang Align Technology at SmileDirectClub ay gumagamit ng 3D printing upang makagawa ng mga bahagi para sa thermoforming ng mga malinaw na plastic aligner.Align Technology, manufacturer ng Invisalign branded na mga produkto, ay gumagamit ng marami sa mga photopolymerization system sa mga 3D Systems bath.Noong 2021, sinabi ng kumpanya na nagamot na nito ang mahigit 10 milyong pasyente mula noong natanggap nito ang pag-apruba ng FDA noong 1998. Kung ang karaniwang paggamot ng pasyente ay binubuo ng 10 aligner, na isang mababang pagtatantya, ang kumpanya ay gumawa ng 100 milyon o higit pang AM parts.Ang mga bahagi ng FRP ay mahirap i-recycle dahil ang mga ito ay thermoset.Ginagamit ng SmileDirectClub ang HP Multi Jet Fusion (MJF) system upang makagawa ng mga bahaging thermoplastic na maaaring i-recycle para sa iba pang mga application.
Sa kasaysayan, ang VPP ay hindi nakagawa ng manipis, transparent na mga bahagi na may mga katangian ng lakas para gamitin bilang mga orthodontic appliances.Noong 2021, naglabas ang LuxCreo at Graphy ng posibleng solusyon.Noong Pebrero, ang Graphy ay may pag-apruba ng FDA para sa direktang 3D na pag-print ng mga dental appliances.Kung direkta mong i-print ang mga ito, ang proseso ng dulo hanggang dulo ay itinuturing na mas maikli, mas madali, at posibleng mas mura.
Ang isang maagang pag-unlad na nakatanggap ng maraming atensyon ng media ay ang paggamit ng 3D printing para sa malalaking aplikasyon sa pagtatayo tulad ng pabahay.Kadalasan ang mga dingding ng bahay ay naka-print sa pamamagitan ng pagpilit.Ang lahat ng iba pang bahagi ng bahay ay ginawa gamit ang mga tradisyonal na pamamaraan at materyales, kabilang ang mga sahig, kisame, bubong, hagdan, pinto, bintana, appliances, cabinet at countertop.Maaaring pataasin ng mga naka-print na 3D na pader ang gastos sa pag-install ng kuryente, ilaw, pagtutubero, ductwork, at mga lagusan para sa pagpainit at air conditioning.Ang pagtatapos sa loob at labas ng isang konkretong pader ay mas mahirap kaysa sa tradisyonal na disenyo ng dingding.Ang paggawa ng makabago ng isang bahay na may mga 3D na naka-print na pader ay isa ring mahalagang pagsasaalang-alang.
Ang mga mananaliksik sa Oak Ridge National Laboratory ay nag-aaral kung paano mag-imbak ng enerhiya sa 3D printed walls.Sa pamamagitan ng pagpasok ng mga tubo sa dingding sa panahon ng pagtatayo, ang tubig ay maaaring dumaloy dito para sa pagpainit at paglamig. Ang R&D na proyektong ito ay kawili-wili at makabago, ngunit ito ay nasa maagang yugto pa ng pag-unlad. Ang R&D na proyektong ito ay kawili-wili at makabago, ngunit ito ay nasa maagang yugto pa ng pag-unlad.Ang proyektong pananaliksik na ito ay kawili-wili at makabago, ngunit ito ay nasa mga unang yugto pa rin ng pag-unlad.Ang proyektong pananaliksik na ito ay kawili-wili at makabago, ngunit nasa mga unang yugto pa rin ng pag-unlad.
Karamihan sa atin ay hindi pa pamilyar sa ekonomiya ng 3D printing na mga bahagi ng gusali o iba pang malalaking bagay.Ang teknolohiya ay ginamit upang makabuo ng ilang tulay, awning, park bench, at mga elemento ng dekorasyon para sa mga gusali at panlabas na kapaligiran.Ito ay pinaniniwalaan na ang mga bentahe ng additive manufacturing sa maliliit na kaliskis (mula sa ilang sentimetro hanggang ilang metro) ay nalalapat sa malakihang pag-print ng 3D.Ang mga pangunahing benepisyo ng paggamit ng additive na pagmamanupaktura ay kinabibilangan ng paglikha ng mga kumplikadong hugis at tampok, pagbabawas ng bilang ng mga bahagi, pagbabawas ng materyal at timbang, at pagtaas ng produktibidad.Kung ang AM ay hindi nagdaragdag ng halaga, ang pagiging kapaki-pakinabang nito ay dapat na tanungin.
Noong Oktubre 2021, nakuha ng Stratasys ang natitirang 55% stake sa Xaar 3D, isang subsidiary ng British industrial inkjet printer manufacturer Xaar.Ang teknolohiyang polymer PBF ng Stratasys, na tinatawag na Selective Absorbion Fusion, ay batay sa mga Xaar inkjet printheads.Ang Stratasys H350 machine ay nakikipagkumpitensya sa HP MJF system.
Ang pagbili ng Desktop Metal ay kahanga-hanga.Noong Pebrero 2021, nakuha ng kumpanya ang Envisiontec, isang matagal nang tagagawa ng mga industrial additive manufacturing system.Noong Mayo 2021, nakuha ng kumpanya ang Adaptive3D, isang developer ng flexible VPP polymers.Noong Hulyo 2021, nakuha ng Desktop Metal ang Aerosint, isang developer ng mga proseso ng multi-material na powder coating recoating.Ang pinakamalaking acquisition ay dumating noong Agosto nang bumili ang Desktop Metal ng katunggali na ExOne sa halagang $575 milyon.
Ang pagkuha ng ExOne ng Desktop Metal ay pinagsasama-sama ang dalawang kilalang tagagawa ng mga metal na BJT system.Sa pangkalahatan, ang teknolohiya ay hindi pa umabot sa antas na pinaniniwalaan ng marami.Patuloy na tinutugunan ng mga kumpanya ang mga isyu tulad ng pag-uulit, pagiging maaasahan, at pag-unawa sa ugat ng mga problema habang umuusbong ang mga ito.Gayunpaman, kung malulutas ang mga problema, may puwang pa rin para sa teknolohiya na maabot ang mas malalaking merkado.Noong Hulyo 2021, sinabi ng 3DEO, isang service provider na gumagamit ng proprietary 3D printing system, na naipadala nito ang isang milyon sa mga customer.
Ang mga developer ng software at cloud platform ay nakakita ng makabuluhang paglago sa additive manufacturing industry.Ito ay totoo lalo na para sa mga performance management system (MES) na sumusubaybay sa AM value chain.Sumang-ayon ang 3D Systems na kunin ang Oqton noong Setyembre 2021 sa halagang $180 milyon.Itinatag noong 2017, nagbibigay ang Oqton ng mga cloud-based na solusyon para mapahusay ang daloy ng trabaho at mapabuti ang kahusayan ng AM.Nakuha ng Materialize ang Link3D noong Nobyembre 2021 sa halagang $33.5 milyon.Tulad ng Oqton, ang cloud platform ng Link3D ay sumusubaybay sa trabaho at pinapasimple ang AM workflow.
Isa sa mga pinakabagong acquisition noong 2021 ay ang pagkuha ng ASTM International ng Wohlers Associates.Sama-sama silang nagsusumikap upang magamit ang tatak ng Wohlers upang suportahan ang mas malawak na paggamit ng AM sa buong mundo.Sa pamamagitan ng ASTM AM Center of Excellence, ang Wohlers Associates ay patuloy na gagawa ng mga ulat ng Wohlers at iba pang publikasyon, gayundin ang magbibigay ng mga serbisyo sa pagpapayo, pagsusuri sa merkado at pagsasanay.
Ang industriya ng additive na pagmamanupaktura ay tumanda at maraming industriya ang gumagamit ng teknolohiya para sa malawak na hanay ng mga aplikasyon.Ngunit hindi papalitan ng 3D printing ang karamihan sa iba pang anyo ng pagmamanupaktura.Sa halip, ginagamit ito upang lumikha ng mga bagong uri ng mga produkto at modelo ng negosyo.Ginagamit ng mga organisasyon ang AM upang bawasan ang bigat ng mga bahagi, bawasan ang mga oras ng lead at gastos sa tool, at pahusayin ang pag-personalize at performance ng produkto.Ang industriya ng additive na pagmamanupaktura ay inaasahang magpapatuloy sa paglago nito sa mga bagong kumpanya, produkto, serbisyo, aplikasyon at mga kaso ng paggamit na umuusbong, kadalasan sa napakabilis na bilis.