3D baskı olarak da bilinen eklemeli üretim, ticari kullanımından bu yana yaklaşık 35 yıldır gelişmeye devam ediyor.Havacılık, otomotiv, savunma, enerji, ulaşım, tıp, dişçilik ve tüketici endüstrileri, çok çeşitli uygulamalar için eklemeli imalatı kullanır.
Bu kadar yaygın bir şekilde benimsenmesiyle, eklemeli imalatın herkese uyan tek bir çözüm olmadığı açıktır.ISO/ASTM 52900 terminoloji standardına göre, neredeyse tüm ticari eklemeli imalat sistemleri yedi işlem kategorisinden birine girer.Bunlar, malzeme ekstrüzyonu (MEX), banyo fotopolimerizasyonu (VPP), toz yatağı füzyonu (PBF), bağlayıcı püskürtme (BJT), malzeme püskürtme (MJT), yönlendirilmiş enerji biriktirme (DED) ve tabaka laminasyonunu (SHL) içerir.Burada birim satışlarına göre popülerliğe göre sıralanırlar.
Mühendisler ve yöneticiler de dahil olmak üzere artan sayıda sektör profesyoneli, eklemeli imalatın bir ürünü veya süreci iyileştirmeye ne zaman yardımcı olabileceğini ve ne zaman yapamayacağını öğreniyor.Tarihsel olarak, eklemeli üretimi uygulamaya yönelik başlıca girişimler, teknoloji konusunda deneyimli mühendislerden gelmiştir.Yönetim, eklemeli imalatın üretkenliği nasıl iyileştirebileceğine, teslim sürelerini nasıl azaltabileceğine ve yeni iş fırsatları yaratabileceğine dair daha fazla örnek görüyor.AM, çoğu geleneksel üretim biçiminin yerini almayacak, ancak girişimcinin ürün geliştirme ve üretim yetenekleri cephaneliğinin bir parçası haline gelecektir.
Eklemeli imalat, mikroakışkanlardan büyük ölçekli inşaatlara kadar geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.AM'nin faydaları sektöre, uygulamaya ve gerekli performansa göre değişir.Kuruluşların, kullanım durumu ne olursa olsun AM'yi uygulamak için iyi nedenleri olmalıdır.En yaygın olanları kavramsal modelleme, tasarım doğrulaması ve uygunluk ve işlevsellik doğrulamasıdır.Giderek daha fazla şirket, özel ürün geliştirme de dahil olmak üzere seri üretime yönelik araçlar ve uygulamalar oluşturmak için bunu kullanıyor.
Havacılık uygulamaları için ağırlık önemli bir faktördür.NASA'nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi'ne göre, 0.45 kg'lık bir yükü Dünya yörüngesine yerleştirmenin maliyeti yaklaşık 10.000 dolar.Uyduların ağırlığını azaltmak, fırlatma maliyetlerinden tasarruf sağlayabilir.Ekteki görüntü, birkaç dalga kılavuzunu tek bir parçada birleştiren bir Swissto12 metal AM parçasını göstermektedir.AM ile ağırlık 0,08 kg'ın altına düşürülür.
Eklemeli imalat, enerji endüstrisindeki değer zinciri boyunca kullanılmaktadır.Bazı şirketler için, AM kullanmanın iş gerekçesi, mümkün olan en iyi ürünü en kısa sürede oluşturmak için projeleri hızlı bir şekilde yinelemektir.Petrol ve gaz endüstrisinde, hasarlı parçalar veya düzenekler, saat başına üretkenlik kaybı olarak binlerce dolara veya daha fazlasına mal olabilir.İşlemleri geri yüklemek için AM kullanmak özellikle çekici olabilir.
DED sistemlerinin önemli bir üreticisi olan MX3D, bir prototip boru onarım aracı yayınladı.Şirkete göre hasarlı bir boru hattının günlük maliyeti 100.000 € ile 1.000.000 € (113.157-1.131.570 $) arasında olabilir.Bir sonraki sayfada gösterilen fikstür, çerçeve olarak bir CNC parçasını kullanır ve borunun çevresini kaynaklamak için DED kullanır.AM, minimum atıkla yüksek biriktirme hızları sağlarken, CNC gerekli hassasiyeti sağlar.
2021'de, Kuzey Denizi'ndeki bir TotalEnergies petrol platformuna 3D baskılı bir su muhafazası yerleştirildi.Su ceketleri, yapım aşamasındaki kuyularda hidrokarbon geri kazanımını kontrol etmek için kullanılan kritik bir unsurdur.Bu durumda, eklemeli imalat kullanmanın faydaları, geleneksel dövme su ceketlerine kıyasla teslim sürelerinin azalması ve emisyonların %45 oranında azalmasıdır.
Katmanlı imalat için başka bir iş gerekçesi, pahalı takımların azaltılmasıdır.Phone Scope, telefonunuzun kamerasını bir teleskopa veya mikroskoba bağlayan cihazlar için dijital tarama adaptörleri geliştirmiştir.Her yıl yeni telefonlar piyasaya sürülür ve bu da şirketlerin yeni bir adaptör serisi piyasaya sürmesini gerektirir.Bir şirket AM'yi kullanarak, yeni telefonlar çıktığında değiştirilmesi gereken pahalı araçlardan tasarruf edebilir.
Her işlemde veya teknolojide olduğu gibi yeni veya farklı olduğu için eklemeli imalat kullanılmamalıdır.Bu, ürün geliştirme ve/veya üretim süreçlerini iyileştirmek içindir.Değer katmalıdır.Diğer iş senaryolarına örnek olarak özel ürünler ve kitlesel özelleştirme, karmaşık işlevsellik, entegre parçalar, daha az malzeme ve ağırlık ve iyileştirilmiş performans verilebilir.
AM'nin büyüme potansiyelini gerçekleştirmesi için zorlukların ele alınması gerekiyor.Çoğu üretim uygulaması için süreç güvenilir ve tekrarlanabilir olmalıdır.Parçaların ve desteklerin malzemelerinin çıkarılmasını ve sonradan işlemeyi otomatikleştirmenin sonraki yöntemleri yardımcı olacaktır.Otomasyon ayrıca üretkenliği artırır ve parça başına maliyeti düşürür.
En büyük ilgi alanlarından biri, toz giderme ve bitirme gibi işlem sonrası otomasyondur.Uygulamaların seri üretim sürecini otomatikleştirerek, aynı teknoloji binlerce kez tekrarlanabilir.Sorun, belirli otomasyon yöntemlerinin parça tipine, boyutuna, malzemesine ve sürecine göre değişebilmesidir.Örneğin, her ikisi de metalden yapılabilse de, otomatik diş kronlarının sonradan işlenmesi, roket motoru parçalarının işlenmesinden çok farklıdır.
Parçalar AM için optimize edildiğinden, genellikle daha gelişmiş özellikler ve dahili kanallar eklenir.PBF için asıl amaç tozun %100'ünü çıkarmaktır.Solukon, otomatik toz giderme sistemleri üretmektedir.Şirket, hala yapı plakasına bağlı olan metal parçaları döndüren ve titreten Akıllı Toz Geri Kazanımı (SRP) adlı bir teknoloji geliştirdi.Dönme ve titreşim, parçanın CAD modeli tarafından kontrol edilir.Parçaları hassas bir şekilde hareket ettirip sallayarak, yakalanan toz neredeyse bir sıvı gibi akar.Bu otomasyon, el emeğini azaltır ve toz gidermenin güvenilirliğini ve tekrarlanabilirliğini artırabilir.
Manuel toz gidermenin sorunları ve sınırlamaları, küçük miktarlarda bile seri üretim için AM kullanmanın uygulanabilirliğini sınırlayabilir.Solukon metal toz giderme sistemleri inert bir atmosferde çalışabilir ve AM makinelerinde yeniden kullanım için kullanılmayan tozu toplayabilir.Solukon bir müşteri anketi gerçekleştirdi ve Aralık 2021'de en büyük iki endişenin iş sağlığı ve tekrarlanabilirlik olduğunu gösteren bir çalışma yayınladı.
PBF reçine yapılarından tozun manuel olarak çıkarılması zaman alıcı olabilir.DyeMansion ve PostProcess Technologies gibi şirketler, tozu otomatik olarak gidermek için son işleme sistemleri kuruyor.Birçok eklemeli imalat parçası, fazla tozu gidermek için ortamı ters çeviren ve dışarı atan bir sisteme yüklenebilir.HP'nin, Jet Fusion 5200'ün yapı haznesindeki tozu 20 dakikada çıkardığı söylenen kendi sistemi vardır.Sistem, diğer uygulamalar için yeniden kullanım veya geri dönüşüm için eritilmemiş tozu ayrı bir kapta saklar.
Şirketler, işleme sonrası adımların çoğuna uygulanabiliyorsa otomasyondan yararlanabilir.DyeMansion, toz giderme, yüzey hazırlama ve boyama için sistemler sunar.PowerFuse S sistemi parçaları yükler, pürüzsüz parçaları buharlar ve boşaltır.Şirket, elle yapılan asılı parçalar için paslanmaz çelik bir raf sağlıyor.PowerFuse S sistemi, enjeksiyon kalıbına benzer bir yüzey üretebilir.
Sektörün karşı karşıya olduğu en büyük zorluk, otomasyonun sunduğu gerçek fırsatları anlamaktır.Bir milyon polimer parçanın yapılması gerekiyorsa, parçaya göre değişse de geleneksel döküm veya kalıplama işlemleri en iyi çözüm olabilir.AM genellikle takım üretimi ve testinde ilk üretim çalıştırması için kullanılabilir.Otomatik sonradan işleme yoluyla, AM kullanılarak binlerce parça güvenilir ve tekrarlanabilir bir şekilde üretilebilir, ancak bu parçaya özeldir ve özel bir çözüm gerektirebilir.
AM'nin endüstri ile ilgisi yoktur.Birçok kuruluş, ürün ve hizmetlerin düzgün çalışmasına yol açabilecek ilginç araştırma ve geliştirme sonuçları sunar.Havacılık endüstrisinde Relativity Space, şirketin roketlerinin çoğunu üretmek için kullanılmasını umduğu tescilli DED teknolojisini kullanarak en büyük metal katkılı üretim sistemlerinden birini üretiyor.Terran 1 roketi, alçak Dünya yörüngesine 1.250 kg'lık bir yük taşıyabilir.Relativity, 2022'nin ortalarında bir test roketi fırlatmayı planlıyor ve şimdiden Terran R adında daha büyük, yeniden kullanılabilir bir roket planlıyor.
Relativity Space'in Terran 1 ve R roketleri, gelecekteki uzay uçuşunun nasıl görünebileceğini yeniden hayal etmenin yenilikçi bir yoludur.Eklemeli imalat için tasarım ve optimizasyon, bu gelişmeye olan ilgiyi artırdı.Şirket, bu yöntemin parça sayısını geleneksel roketlere göre 100 kat azalttığını iddia ediyor.Şirket ayrıca 60 gün içinde hammaddeden roket üretebileceğini iddia ediyor.Bu, birçok parçayı bir araya getirmenin ve tedarik zincirini büyük ölçüde basitleştirmenin harika bir örneğidir.
Dişçilik endüstrisinde, kuronlar, köprüler, cerrahi delme şablonları, kısmi protezler ve hizalayıcılar yapmak için eklemeli imalat kullanılır.Align Technology ve SmileDirectClub, şeffaf plastik hizalayıcıların termoformu için parçalar üretmek üzere 3D baskıyı kullanır.Invisalign markalı ürünlerin üreticisi olan Align Technology, 3D Sistem banyolarında fotopolimerizasyon sistemlerinin birçoğunu kullanmaktadır.2021'de şirket, 1998'de FDA onayını aldığından beri 10 milyondan fazla hastayı tedavi ettiğini söyledi. Tipik bir hastanın tedavisi 10 plaktan oluşuyorsa ki bu düşük bir tahmin, şirket 100 milyon veya daha fazla AM parçası üretmiştir.FRP parçalarının geri dönüşümü zordur çünkü termosettirler.SmileDirectClub, diğer uygulamalar için geri dönüştürülebilen termoplastik parçalar üretmek için HP Multi Jet Fusion (MJF) sistemini kullanır.
Tarihsel olarak VPP, ortodontik apareyler olarak kullanılmak üzere mukavemet özelliklerine sahip ince, şeffaf parçalar üretememiştir.2021'de LuxCreo ve Graphy olası bir çözüm yayınladı.Şubat ayı itibariyle Graphy, dişçilik aletlerinin doğrudan 3D baskısı için FDA onayına sahiptir.Bunları doğrudan yazdırırsanız, uçtan uca sürecin daha kısa, daha kolay ve potansiyel olarak daha az maliyetli olduğu kabul edilir.
Medyanın çok fazla ilgisini çeken erken bir gelişme, konut gibi büyük ölçekli inşaat uygulamaları için 3D baskının kullanılmasıydı.Genellikle evin duvarları ekstrüzyonla basılır.Evin diğer tüm bölümleri, zeminler, tavanlar, çatılar, merdivenler, kapılar, pencereler, aletler, dolaplar ve tezgahlar dahil olmak üzere geleneksel yöntemler ve malzemeler kullanılarak yapılmıştır.3D baskılı duvarlar, ısıtma ve iklimlendirme için elektrik, aydınlatma, sıhhi tesisat, kanal sistemi ve havalandırma delikleri kurma maliyetini artırabilir.Beton bir duvarın içini ve dışını bitirmek, geleneksel bir duvar tasarımından daha zordur.Bir evi 3D baskılı duvarlarla modernize etmek de önemli bir husustur.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, enerjinin 3D baskılı duvarlarda nasıl depolanacağını araştırıyorlar.İnşaat sırasında duvara borular yerleştirilerek, ısıtma ve soğutma için içinden su akabilir. Bu Ar-Ge projesi ilginç ve yenilikçi, ancak geliştirme sürecinin henüz erken bir aşamasında. Bu Ar-Ge projesi ilginç ve yenilikçi, ancak geliştirme sürecinin henüz erken bir aşamasında.Bu araştırma projesi ilginç ve yenilikçi, ancak geliştirme sürecinin henüz ilk aşamalarında.Bu araştırma projesi ilginç ve yenilikçi, ancak hala geliştirmenin erken aşamalarında.
Çoğumuz, 3B baskı yapı parçalarının veya diğer büyük nesnelerin ekonomisine henüz aşina değiliz.Teknoloji, binalar ve dış ortam için bazı köprüler, tenteler, park bankları ve dekoratif öğeler üretmek için kullanılmıştır.Küçük ölçeklerde (birkaç santimetreden birkaç metreye kadar) eklemeli imalatın avantajlarının büyük ölçekli 3D baskı için geçerli olduğuna inanılmaktadır.Katmanlı imalat kullanmanın ana faydaları arasında karmaşık şekiller ve özellikler oluşturma, parça sayısını azaltma, malzeme ve ağırlığı azaltma ve üretkenliği artırma yer alır.AM değer katmıyorsa kullanışlılığı sorgulanmalıdır.
Ekim 2021'de Stratasys, İngiliz endüstriyel inkjet yazıcı üreticisi Xaar'ın bir yan kuruluşu olan Xaar 3D'nin kalan %55 hissesini satın aldı.Stratasys'in Selective Absorbion Fusion adı verilen polimer PBF teknolojisi, Xaar inkjet yazıcı kafalarını temel alır.Stratasys H350 makinesi, HP MJF sistemi ile rekabet eder.
Desktop Metal satın almak etkileyiciydi.Şubat 2021'de şirket, uzun süredir endüstriyel katmanlı üretim sistemleri üreticisi olan Envisiontec'i satın aldı.Mayıs 2021'de şirket, esnek VPP polimerlerinin geliştiricisi olan Adaptive3D'yi satın aldı.Temmuz 2021'de Desktop Metal, çok malzemeli toz boya yeniden kaplama işlemlerinin geliştiricisi olan Aerosint'i satın aldı.En büyük satın alma, Desktop Metal'in rakibi ExOne'ı 575 milyon dolara satın aldığı Ağustos ayında gerçekleşti.
ExOne'ın Desktop Metal tarafından satın alınması, iki ünlü metal BJT sistemleri üreticisini bir araya getiriyor.Genel olarak, teknoloji henüz birçok kişinin inandığı seviyeye ulaşmadı.Şirketler, tekrarlanabilirlik, güvenilirlik ve sorunların temel nedenini ortaya çıktıkça anlama gibi konuları ele almaya devam ediyor.Öyle olsa bile, sorunlar çözülürse, teknolojinin daha büyük pazarlara ulaşması için hala yer var.Temmuz 2021'de, tescilli bir 3D baskı sistemi kullanan bir hizmet sağlayıcı olan 3DEO, müşterilere milyonda birini sevk ettiğini söyledi.
Yazılım ve bulut platformu geliştiricileri, eklemeli imalat endüstrisinde önemli bir büyüme kaydetti.Bu, özellikle AM ​​değer zincirini izleyen performans yönetim sistemleri (MES) için geçerlidir.3D Systems, Eylül 2021'de Oqton'u 180 milyon dolara satın almayı kabul etti.2017 yılında kurulan Oqton, iş akışını iyileştirmek ve AM verimliliğini artırmak için bulut tabanlı çözümler sunar.Materialise, Kasım 2021'de Link3D'yi 33,5 milyon dolara satın aldı.Oqton gibi, Link3D'nin bulut platformu da işi izler ve AM iş akışını basitleştirir.
2021'deki en son satın almalardan biri, ASTM International'ın Wohlers Associates'i satın almasıdır.Birlikte, AM'nin dünya çapında daha geniş bir şekilde benimsenmesini desteklemek için Wohlers markasından yararlanmak üzere çalışıyorlar.ASTM AM Mükemmeliyet Merkezi aracılığıyla Wohlers Associates, Wohlers raporları ve diğer yayınları üretmenin yanı sıra danışmanlık hizmetleri, pazar analizi ve eğitim sağlamaya devam edecek.
Eklemeli imalat endüstrisi olgunlaştı ve birçok endüstri teknolojiyi çok çeşitli uygulamalar için kullanıyor.Ancak 3D baskı, diğer birçok üretim biçiminin yerini almayacaktır.Bunun yerine, yeni ürün türleri ve iş modelleri oluşturmak için kullanılır.Kuruluşlar, parçaların ağırlığını azaltmak, teslimat sürelerini ve araç maliyetlerini azaltmak ve ürün kişiselleştirme ve performansını iyileştirmek için AM'yi kullanır.Eklemeli imalat endüstrisinin, ortaya çıkan yeni şirketler, ürünler, hizmetler, uygulamalar ve kullanım durumlarıyla, genellikle son derece hızlı bir şekilde büyüme rotasına devam etmesi bekleniyor.