Additive Technology: penerangan, definisi, dan aplikasi mempunyai penilaian. teknologi bahan tambahan dalam industri

teknologi 3D percetakan telah diperkenalkan pada tahun 1986, apabila syarikat Sistem 3D yang dibangunkan pencetak pertama khas - mesin stereolithography, yang digunakan secara meluas dalam industri pertahanan. Mesin pertama sangat mahal dan pilihan bahan untuk mewujudkan model adalah terhad. Perkembangan pesat percetakan tiga dimensi bermula dengan perkembangan teknologi reka bentuk (CAD), pengiraan dan simulasi (CAE) dan pemesinan (CAM). Dan hari ini ia adalah sukar untuk mencari kawasan pengeluaran, yang tidak akan digunakan 3D-pencetak :. Gunakan mereka untuk menghasilkan bahagian-bahagian pesawat, kapal angkasa, kapal selam, peralatan, prostesis dan implan, barang kemas, dan lain-lain prospek adalah jelas - teknologi bahan tambahan dalam masa terdekat akan menjadi keutamaan teknologi kejuruteraan mekanikal .

Negara-negara utama dunia terlibat secara aktif dalam 3D-lumba. Sebagai contoh, pada tahun 2012 di Yangstoune, Ohio, membuka Institut Inovasi Negara pembuatan bahan tambahan NAMII - pusat pertama teknologi tambahan lima belas yang dihasilkan di Amerika Syarikat. Mesin letak Institute sudah mempunyai 10 mesin tambahan, tiga daripadanya adalah mesin yang paling canggih untuk mewujudkan bahagian logam.

Istilah dan klasifikasi

Intipati teknologi tambahan adalah untuk menggabungkan bahan-bahan untuk mencipta objek data dari lapisan 3D-model oleh lapisan. Ini berbeza daripada teknik pembuatan Luak konvensional membayangkan pemesinan - mengeluarkan bahan dari bahan kerja.

teknologi bahan tambahan diklasifikasikan:

• oleh bahan yang digunakan (cecair, zarah, polimer, serbuk logam);
• dengan kehadiran laser;
• dengan kaedah penetapan pembinaan lapisan (kesan haba, penyinaran dengan ultraviolet atau cahaya yang boleh dilihat, komposisi pengikat);
• dengan kaedah pembentukan lapisan.

Terdapat dua cara untuk membentuk lapisan. Yang pertama adalah bahawa platform pertama dicurahkan pada bahan serbuk, ia adalah yang disekat atau roller pisau untuk mencipta yang lebih lapisan ketebalan yang dikehendaki bahan. Ia berlaku pemprosesan serbuk laser selektif atau kaedah lain zarah serbuk kompaun (lebur atau gluing) mengikut seksyen semasa CAD-model. Pembinaan Plane tidak berubah, dan sebahagian daripada serbuk tetap utuh. Proses ini dipanggil sintesis terpilih serta terpilih laser pensinteran, jika sebatian alat ini laser. Kaedah kedua terdiri dalam pemendapan bahan langsung dalam tenaga titik menjumlahkan.

Organisasi ASTM, yang membangunkan piawaian industri, membahagikan teknologi 3D-bahan tambahan ke dalam 7 kategori.

1. Extruding material. Dalam pembinaan pusat extruder bersuhu diberi makan bahan pes, campuran pengikat dan serbuk logam. Dibina model mentah diletakkan di dalam relau untuk membuang serbuk pengikat dan sinter - dalam cara yang sama seperti ia berlaku dalam teknologi tradisional. Teknologi tambahan dilaksanakan di bawah cap dagang MJS (Multiphase Jet Pemejalan, berbilang jet pemejalan), FDM (Terlakur Pemodelan, simulasi oleh layerwise fusing), FFF (Fused Filamen Fabrication, kaedah pengeluaran menggabungkan berus).
2. Semburan material. Sebagai contoh, dalam lilin Polyjet atau teknologi photopolymer untuk kepala multi-jet digunakan untuk pembinaan mata. Teknologi tambahan juga dikenali sebagai Multi jet bahan.
3. pengikat percikan. Ini termasuk jet teknologi Ink-Jet-suntikan dalam pembinaan zon tidak model bahan, agen pengikat (pembuatan bahan tambahan teknologi ExOne).
4. Sebatian bahan lembaran. Bahan binaan adalah sebuah filem polimer, kerajang logam, kertas dan lain-lain. Ia digunakan, sebagai contoh, dalam teknologi ultrasonik tambahan Fabrisonic. plat logam nipis dikimpal bersama-sama oleh ultrasound, selepas itu logam berlebihan dikeluarkan oleh kilang-kilang. teknologi bahan tambahan digunakan bersama dengan Luak.
5. mandi Photopolymerization. Teknologi ini menggunakan bahan-bahan pemodelan cecair - resin photopolymer. Satu contoh ialah syarikat SLA-teknologi 3D Systems dan syarikat Envisiontec DLP-teknologi, Light Perarakan Digital.
6. Lebur bahan dalam lapisan pra-terbentuk. Digunakan dalam SLS-teknologi, menggunakan sebagai sumber laser tenaga atau kepala haba (syarikat SHS Blueprinter).
7. tenaga terus merumuskan ke tempat pembinaan. Bahan dan tenaga diberi makan kepada takat lebur dalam pembinaan pada masa yang sama. badan digunakan sebagai kepala bekerja, dilengkapi dengan satu sistem untuk membekalkan tenaga dan material. Tenaga datang dalam bentuk pancaran pekat elektron (Sciaky) atau laser rasuk (POM, Optomec,). Kadang-kadang kepala dipasang pada "tangan" robot.

Pengelasan ini adalah lebih bercakap tentang selok-belok teknologi bahan tambahan daripada yang sebelumnya.

Bidang permohonan

pasaran teknologi bahan tambahan dalam dinamik pembangunan mendahului industri lain. pertumbuhan tahunan purata anggaran 27%, menurut syarikat IDC menganggarkan bahawa pada tahun 2019 akan berjumlah kepada 26.7 bilion dolar berbanding 11 bilion pada 2015

Walau bagaimanapun, pasaran AT masih belum mendedahkan potensi yang belum diterokai dalam pengeluaran barangan pengguna. Sehingga 10% daripada syarikat-syarikat dalam nilai pengeluaran barangan yang digunakan di prototaip itu. Dan banyak syarikat telah mengambil segmen pasaran ini. Tetapi baki 90% pergi ke dalam pengeluaran, jadi mencipta aplikasi untuk pembuatan pesat produk akan menjadi hala tuju utama pembangunan industri ini pada masa hadapan.

Pada tahun 2014, bahagian teknologi prototaip pantas dalam pasaran bahan tambahan walaupun menurun, ia kekal tertinggi - 35%, bahagian pengeluaran tumbuh dengan pesat dan mencapai saham 31% dalam penciptaan alat kekal kekal pada 25%, selebihnya diambil kira oleh penyelidikan dan pendidikan.

Mengikut sektor ekonomi, aplikasi AT-tech diagihkan seperti berikut:

• 21% - produk pengguna dan elektronik;
• 20% - kereta;
• 15% - perubatan, termasuk pergigian;
• 12% - aeronautik dan industri pembuatan ruang;
• 11% - pengeluaran cara-cara pengeluaran;
• 8% - peralatan ketenteraan;
• 8% - pembentukan;
• 3% - pembinaan.

Amatur dan profesional

AT-tech pasaran dibahagikan kepada amatur dan profesional. pasaran amatur termasuk 3D-pencetak dan penyelenggaraan mereka, termasuk perkhidmatan, Yang boleh diterima, perisian, dan direka bentuk untuk peminat individu, pendidikan dan visualisasi idea dan memudahkan komunikasi di peringkat awal pembangunan perniagaan baru.

3D-pencetak profesional adalah mahal dan sesuai untuk pembiakan lanjutan. Mereka mempunyai kawasan yang besar pembinaan, prestasi, ketepatan, kebolehpercayaan, lanjutan bahan model pelbagai. mesin ini adalah lebih rumit dan memerlukan pembangunan kemahiran khas untuk bekerja dengan peranti itu sendiri, dengan bahan-bahan model dan perisian. Biasanya, pengendali mesin menjadi seorang pakar profesional teknologi tambahan dengan pendidikan teknikal yang lebih tinggi.

Teknologi bahan tambahan dalam 2015

Menurut laporan itu Wohlers Report 2015, 1988 dan 2014 79 602 industri 3D-pencetak telah dipasang di seluruh dunia. . Pada masa yang sama 38.1% daripada peranti kos lebih daripada 5 ribu dolar Amerika adalah dari Amerika Syarikat, 9.3% - untuk Jepun, 9.2% - untuk China, dan 8.7% - ke Jerman. Seluruh dunia adalah jauh lebih awal daripada pemimpin. Dari tahun 2007 hingga 2014, jumlah tahunan jualan pencetak desktop meningkat 66-139 584 unit. Pada tahun 2014, 91.6% daripada jualan menyumbang desktop 3D-pencetak, dan 8.4% - untuk aplikasi industri pembuatan bahan tambahan, keuntungan daripada yang, bagaimanapun, menyumbang 86.6% daripada jumlah itu, atau 1.12 bilion dolar Amerika mutlak. mesin desktop berpuas 173.200.000 dolar AS dan 13.4%. Pada 2016, kami menjangkakan pertumbuhan jualan kepada $ 7.3 bilion pada 2018 - 12.7 bilion, pada tahun 2020 pasaran akan mencapai $ 21.2 bilion.

Menurut Wohlers, FDM teknologi wujud, dengan purata kira-kira 300 jenama di seluruh dunia, setiap hari sambil menambah pengubahsuaian baru. Sesetengah daripada mereka hanya dijual dalam negara, jadi ia adalah sangat sukar, jika tidak mustahil, untuk mencari maklumat tentang bilangan jenama dihasilkan 3D-pencetak. Dengan keyakinan kita boleh mengatakan bahawa bilangan mereka di pasaran meningkat dengan setiap hari berlalu. Terdapat kepelbagaian dari segi saiz dan teknologi yang digunakan. Sebagai contoh, syarikat Berlin menghasilkan banyak BigRep FDM-pencetak dipanggil BigRep ONE.2 pada harga 36 ribu. Euro, mampu percetakan objek sehingga 900 x 1055 x 1100 mm dengan resolusi 100-1000 mikron, dengan dua extruders dan keupayaan untuk menggunakan bahan-bahan yang berbeza.

Industri - untuk

Industri penerbangan adalah pelaburan yang besar dalam pengeluaran bahan tambahan. Penggunaan teknologi bahan tambahan akan mengurangkan penggunaan bahan dibelanjakan untuk pengeluaran bahagian-bahagian sebanyak 10 kali. Ia dijangka bahawa GE Aviation Syarikat setiap tahun akan menerbitkan 40 ribu. Penyuntik. Dan Airbus pada 2018 syarikat itu akan mencetak sehingga 30 tan bahagian per bulan. Syarikat itu mencatatkan kemajuan yang ketara dalam ciri-ciri bahagian yang dibuat dalam apa-apa berbanding dengan tradisional. Rupa-rupanya kurungan, yang direka untuk beban 2.3 tan, sebenarnya, boleh menahan beban sehingga 14 tan di samping mengurangkan berat sebanyak separuh. Di samping itu, syarikat itu menerbitkan butiran lembaran aluminium dan penyambung bahan api. Pesawat Airbus mempunyai 60 ribu. Pieces, dicetak 3D-pencetak Stratasys Fortus Syarikat. Syarikat-syarikat lain industri aeroangkasa juga menggunakan teknologi pembuatan bahan tambahan. Antaranya: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce dan SpaceX.

teknologi bahan tambahan digital telah digunakan dalam pembuatan pelbagai barangan pengguna. Syarikat Materialise, menyediakan perkhidmatan tambahan pembuatan, bekerjasama dengan Hoet Eyeware dalam pembuatan cermin mata untuk pembetulan penglihatan dan cermin mata hitam. 3D-model disediakan pelbagai perkhidmatan awan. Hanya 3D Warehouse dan Sketchup syarikat menawarkan 2.7 juta sampel. Tidak kekal dalam parti dan industri fesyen. RS Cetak menggunakan sistem yang mengukur tekanan daripada tapak kaki, untuk mencetak insoles individu. Pereka bereksperimen dengan bikini, kasut dan pakaian.

prototaip pantas

Di bawah prototaip pantas memahami penciptaan produk prototaip dalam masa yang sesingkat mungkin. Ia adalah salah satu aplikasi utama bahan tambahan teknologi pembuatan. Prototaip - adalah sejenis produk yang diperlukan untuk mengoptimumkan bentuk sebahagian daripada penilaiannya ergonomik, keupayaan pengesahan pemasangan dan ketepatan penyelesaian susun atur. Itulah sebabnya pengurangan bahagian pembuatan hidup boleh mengurangkan masa pembangunan. Juga, prototaip boleh menjadi model yang direka untuk ujian atau fungsi pengesahan kandang aerodinamik dan hidrodinamik rumah dan peralatan perubatan. Banyak prototaip dicipta sebagai model reka bentuk awal dengan nuansa dalam konfigurasi, warna dan pewarna dan sebagainya. D. Untuk prototaip pantas menggunakan murah 3D-pencetak.

pengeluaran pesat

Teknologi bahan tambahan dalam industri mempunyai prospek yang besar. pengeluaran skala kecil produk dengan geometri kompleks dan bahan-bahan tertentu biasa dalam pembinaan kapal, kejuruteraan kuasa, pembedahan dan perubatan pergigian, industri aeroangkasa. penanaman langsung produk logam adalah didorong oleh kesesuaian ekonomi, kerana ini cara pengeluaran adalah kurang mahal. Dengan menggunakan teknologi bahan tambahan membuat badan bekerja turbin dan aci, implan dan prostesis, alat ganti untuk kereta dan kapal terbang.

Pembangunan pembuatan pesat dan menyumbang kepada peningkatan yang ketara dalam bilangan ada bahan-bahan serbuk logam. Jika pada tahun 2000 terdapat 5-6 jenis serbuk, kini ia menawarkan pelbagai, berjumlah puluhan trek daripada keluli struktur untuk logam berharga dan superalloys.

Harapan dan bahan tambahan teknologi dalam bidang kejuruteraan mekanikal, di mana ia boleh digunakan dalam pembuatan alat dan alat untuk pengeluaran siri - sisipan untuk mesin pengacuan suntikan, acuan, template.

Ultimaker 2 - yang terbaik 3D-pencetak pada 2016

Pada pendapat majalah CHIP, yang menjalankan ujian dan dibandingkan ciri-ciri isi rumah 3D-pencetak, pencetak terbaik 2016 model Ultimaker 2 syarikat Ultimaker, Reniforce RF1000 syarikat Conrad dan Replicator Desktop 3D MakerBot syarikat Pencetak.

Ultimaker 2+ dalam model yang lebih baik yang menggunakan teknologi simulasi oleh menggabungkan. 3D-pencetak berbeza ketebalan kecil lapisan 0.02 mm, pengiraan masa kecil, percetakan kos rendah (2600 sapu setiap 1 kg bahan). Ciri-ciri utama:

• saiz ruang kerja - 223 x 223 x 305 mm;
• berat badan - 12.3 kg;
• saiz kepala - 0.25 / 0.4 / 0.6 / 0.8 mm;
• mati suhu - 180-260 ° C;
• resolusi lapisan - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 mikron;
• Cetak Speed - 8-24 mm ³ / s;
• ketepatan XYZ - 12,5-12,55 mikron;
• bahan - PLA, ABS, CPE diameter 2.85 mm;
• Software - Cura;
• Jenis fail yang disokong - STL, obj, AMF;
• penggunaan kuasa - 221 W;
• harga - 1895 euro, dan euro model asas 2495 yang diberikan.

Menurut ulasan pengguna, pencetak adalah cahaya untuk memasang dan menggunakan. Meraikan resolusi tinggi, katil menyesuaikan diri, pelbagai jenis bahan yang digunakan, penggunaan perisian sumber terbuka. Kelemahan termasuk pencetak membuka reka bentuk pencetak, yang mungkin menyebabkan selaran teruk daripada bahan panas.

Printer LulzBot Mini 3D

Dalam kajian semula majalah PC Magazine Ultimaker 2 dan Replicator Desktop 3D Printer juga memasuki tiga teratas, tetapi di sini di tempat pertama adalah pencetak LulzBot Mini 3D Pencetak. spesifikasi adalah seperti berikut:

• saiz ruang kerja - 152 x 152 x 158 mm;
• Berat badan - 8.55 kg;
• mati suhu - 300 ° C;
• ketebalan lapisan - 0,05-0,5 mm;
• Cetak Speed - 275 mm / s pada ketinggian 0.18 mm lapisan;
• bahan - PLA, ABS, HIPS, PVA, Pett, poliester, nilon, polikarbonat, PETG, PCTE, PC-ABS, dan diameter yang lain dari 3 mm.
• Software - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl lain-lain;.
• penggunaan kuasa - 300 W;
• harga - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

Salah satu mesin industri yang terbaik tambahan pembuatan adalah EBAM 300 syarikat Sciaky. Alur elektron gun menyebabkan lapisan logam pada kelajuan sehingga 9 kg sejam.

• saiz ruang bekerja - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• tekanan kebuk vakum - 1x10 ^-4 Torr;
• penggunaan kuasa - sehingga 42 kW pada voltan 60 kV;
• teknologi - penyemperitan;
• bahan - titanium dan titanium aloi, tantalum, inconel, tungsten, niobium, keluli tahan karat, aluminium, keluli, aloi tembaga-nikel (70/30 dan 30/70);
• jumlah maksimum - 8605,2 liter;
• harga - 250 ribu dolar Amerika ..

teknologi bahan tambahan di Rusia

mesin industri-gred di Rusia tidak dikeluarkan. Walaupun hanya sedang dibangunkan dalam "Rosatom", yang MSTU pusat laser. Bauman Universiti "STANKIN" Polytechnic University of St. Petersburg, Universiti Persekutuan Ural. "Voronezhselimmash", menghasilkan 3D-pencetak pendidikan dan domestik "Alpha", sedang membangunkan sebuah kilang bahan tambahan komersial.

Keadaan yang sama dengan bekalan. Pemimpin pembangunan serbuk dan formulasi serbuk di Rusia adalah viam. Mereka menghasilkan serbuk untuk teknologi bahan tambahan yang digunakan dalam pemulihan bilah turbin, dengan perintah Permian "enjin pesawat». Kemajuan dan di Institut-Rusia aloi ringan (WHEELS). Perkembangan pusat-pusat kejuruteraan yang berbeza di seluruh Persekutuan Rusia. "Rostec", Ural Branch Akademi Sains Rusia, UFU membawa pembangunan mereka. Tetapi masih mereka tidak dapat memenuhi walaupun permintaan kecil 20 tan serbuk setahun.

Dalam hal ini, Kerajaan mengarahkan Kementerian Pendidikan, Kementerian Pembangunan Ekonomi, Kementerian Perindustrian, Kementerian Perhubungan, Akademi Sains Rusia, Fano, "Roscosmos",, institusi pembangunan "Rosatom" "Rosstandart" kepada mewujudkan pembangunan program yang selaras dan penyelidikan. Kerana ia adalah dicadangkan untuk memperuntukkan tambahan peruntukan bajet, dan juga untuk mempertimbangkan kemungkinan pembiayaan bersama atas perbelanjaan Kumpulan Wang Kebajikan Negara dan sumber-sumber lain. Ia adalah disyorkan untuk menyokong teknologi pengeluaran baru, Vol. H. Addition, MERS, "Rosnano" Kumpulan Wang "Skolkovo", agensi eksport "EXIAR", "Vnesheconombank". Kerajaan juga diwakili oleh Kementerian Industri dan Perdagangan akan menyediakan sebahagian daripada program negeri untuk pembangunan dan peningkatan daya saing industri.