Additive Teknolohiya: paglalarawan, kahulugan, at application Nagtatampok ang ratings. Additive teknolohiya sa industriya

3D-print ng teknolohiya ay ipinakilala sa 1986, kapag ang kumpanya 3D Systems binuo ang unang espesyal na printer - stereolithography machine, na kung saan ay malawak na ginagamit sa industriya ng depensa. Ang unang machine ay napaka-mura at ang pagpili ng materyal para sa paglikha ng mga modelo ay limitado. Ang mabilis na pag-unlad ng tatlong-dimensional na pag-print ay nagsimula sa pag-unlad ng teknolohiya ng disenyo (CAD), ang mga kalkulasyon at simulation (CAE) at machining (CAM). At ngayon ito ay mahirap na makahanap ng isang lugar ng produksyon, na hindi sana ay ginamit 3D printer :. Gamitin ang mga ito upang makabuo ng mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid, spacecraft, submarines, mga kasangkapan, prostheses at implants, alahas, at iba pa pag-asam ay halata na - magkakasama teknolohiya sa malapit na hinaharap ay magiging isang priority ng mechanical engineering technology .

Ang nangungunang bansa ng mundo ay aktibong kasangkot sa 3D-racing. Kaya, sa 2012, Yangstoune, Ohio, binuksan ng National Innovation Institute magkasama pagmamanupaktura NAMII - ang unang sentro ng additive teknolohiya ng labinlimang ginawa sa Estados Unidos. Machine park Institute ay mayroon 10 ng additive machine, tatlo sa mga ito ay ang pinaka-advanced na machine upang lumikha ng mga bahagi metal.

Terminology at pag-uuri

Ang kakanyahan ng magkakasama teknolohiya ay upang pagsamahin ang mga materyales upang lumikha ng mga bagay ng data mula sa 3D-modelo ng layer sa pamamagitan ng layer. Ito ay naiiba mula sa maginoo subtractive pamamaraan manufacturing nagpapahiwatig machining - pag-aalis ng materyal mula sa workpiece.

Magkakasama teknolohiya ay nauuri:

• sa pamamagitan ng mga materyales na ginamit (liquid, particulate, polymeric, metal powder);
• ang presensya ng laser;
• sa pamamagitan ng ang paraan ng pag-aayos ng layer konstruksiyon (thermal epekto, pag-iilaw sa ultraviolet o nakikitang liwanag, tagapagbalat ng aklat komposisyon);
• sa pamamagitan ng ang paraan ng pagbuo ng mga layer.

Mayroong dalawang mga paraan ng pagbubuo ng isang layer. Ang una ay na ang unang platform ay poured sa ang materyal powder, ito ay partitioned o roller kutsilyo upang lumikha ng isang kahit na layer ng ninanais na kapal ng materyal. Ito ay nangyayari pumipili laser pulbos processing o iba pang mga paraan ng powder particle ng compound (melting o gluing) ayon sa kasalukuyang seksyon ng CAD-modelo. Construction Plane ay hindi magbabago, at ang ilan sa powder ay mananatiling buo. Ang prosesong ito ay tinatawag na pumipili synthesis pati na rin ang pumipili laser sintering, kung ang isang compound ng kasangkapan ay isang laser. Ang ikalawang paraan ay binubuo sa direct aalis ng mga materyal sa summing point enerhiya.

Samahan ASTM, na develops pamantayan ng industriya, divides ang 3D-additive teknolohiya sa 7 kategorya.

1. Extruding materyal. Sa paggawa punto ng preheated extruder fed ang i-paste ang materyal, isang pinaghalong mga panali at metal powder. Built modelo ng krudo ay nakalagay sa gitna ng hurno upang alisin ang mga panali at sinter powder - sa parehong paraan na ito ang mangyayari sa mga tradisyonal na teknolohiya. Ito magkakasama teknolohiya ay ipinatupad sa ilalim ng trademark MJS (Maraming pagbabago Jet Solidification, maraming pagbabago jet solidification), FDM (Fused salaysay Pagmomodelo, simulation sa pamamagitan layerwise fusing), FFF (Fused Filament Fabrication, produksyon pamamaraan ng pagsasama-sama filament).
2. Pag-spray materyal. Halimbawa, sa Polyjet wax o photopolymer teknolohiya para sa multi-jet ulo ay inilapat sa isang punto construction. Ito magkakasama teknolohiya ay tinatawag din Multi jetting materyal.
3. Pagwiwisik tagapagbalat ng aklat. Kabilang dito ang jet Ink-jet-iniksyon teknolohiya sa konstruksiyon ng zone ay hindi gawing modelo materyal, isang panali ahente (additive manufacturing teknolohiya ExOne).
4. Compound ng sheet na materyal. Pagbuo ng materyal ay isang polimer film, metal Foil, papel at iba pa. Ito ay ginagamit, halimbawa, sa ultrasonic teknolohiya additive Fabrisonic. Manipis na metal plates ay welded magkasama sa pamamagitan ng ultrasound, na pagkatapos ng labis na metal ay inalis sa pamamagitan ng paggiling. Magkakasama teknolohiya ay ginagamit kasabay ng subtractive.
5. Photopolymerization bath. Ang teknolohiya ay gumagamit ng isang likido sa pagmo-modelo materyales - photopolymer dagta. Ang isang halimbawa ay ang SLA-technology kumpanya 3D Systems at DLP-technology Envisiontec kompanya, Digital Banayad Procession.
6. Temperatura ng pagkatunaw ng materyal sa isang pre-binuo layer. Ginamit sa SLS-technology, ang paggamit bilang isang mapagkukunan ng enerhiya laser o thermal ulo (SHS kumpanya Blueprinter).
7. Direct enerhiya salitang pangwakas ng hukom sa lugar ng konstruksyon. Materyal at enerhiya fed sa kanyang temperatura ng pagkatunaw sa construction sabay-sabay. Ang katawan ay ginagamit bilang isang gumaganang ulo, nilagyan ng system para sa supplying enerhiya at materyal. Enerhiya ay dumating sa anyo ng isang puro poste ng mga electron (Sciaky) o laser beam (POM, Optomec,). Kung minsan ang ulo ay naka-mount sa "kamay" ng mga robot.

pag-uuri na ito ay mas pag-uusap tungkol sa mga intricacies ng additive teknolohiya kaysa sa nakaraang mga bago.

Patlang ng application

magkakasama teknolohiya merkado sa ang dinamika ng pag-unlad nang mas maaga sa iba pang mga industriya. Nito average na taunang paglago tinatayang sa 27%, ayon sa IDC kumpanya estima na sa pamamagitan ng 2019 ay halaga sa 26.7 billion dollars kumpara sa 11 bilyong sa 2015

Gayunman, ang AT market ay may pa upang ipakita ang mga potensyal na untapped sa ang produksyon ng mga kalakal consumer. Hanggang sa 10% ng mga kompanya ng halaga ng produksyon ng mga kalakal natupok sa kanyang prototyping. At maraming mga kumpanya ay may nakuha na ito ng merkado segment. Ngunit ang natitirang 90% napupunta sa produksyon, sa gayon paglikha ng mga application para sa mabilis na pag pagmamanupaktura ng mga produkto ay ang pangunahing direksyon ng pag-unlad ng industriya na ito sa hinaharap.

Sa 2014, ang bahagdan ng mabilis na teknolohiya prototyping sa merkado ng additive bagaman nabawasan, ito naiiwan ang pinakamataas na - 35%, ang share ng produksyon ay lumago mabilis at umabot sa isang 31% share sa paglikha ng mga kasangkapan nanatiling nanatili sa 25%, ang ilang bahagi ay accounted para sa sa pamamagitan ng pananaliksik at edukasyon.

Sa pamamagitan ng pang-ekonomiyang sektor, ang AT-tech na mga aplikasyon ay ipinamamahagi tulad ng sumusunod:

• 21% - produkto consumer at electronics;
• 20% - kotse;
• 15% - gamot, kabilang ang mga ngipin;
• 12% - eronautika at space manufacturing industry;
• 11% - produksyon ng mga kagamitan sa produksyon;
• 8% - militar mga sasakyan;
• 8% - formation;
• 3% - construction.

Amateurs at propesyonal

AT-tech merkado ay nahahati sa mga amateur at propesyonal. Amateur market ay nagsasama ng 3D-printer at ang kanilang mga maintenance, na kinabibilangan ng serbisyo, consumables, software, at ay dinisenyo para sa mga indibidwal na mga taong mahilig sa, edukasyon at visualization ng mga ideya at mapadali ang komunikasyon sa unang yugto ng pag-unlad ng bagong negosyo.

Professional 3D printer ay mahal at angkop para sa pinalawig na pag-aanak. Mayroon silang isang malaking lugar ng konstruksiyon, pagpapalabas, katumpakan, pagiging maaasahan, extended range modelo materyales. Ang mga machine ay mas kumplikado at nangangailangan ng pag-unlad ng mga espesyal na kakayahan upang magtrabaho kasama ang aparato sa kanilang sarili, na may mga materyales na modelo at software. Karaniwan, ang operator ng machine ay nagiging isang propesyonal na dalubhasa sa additive teknolohiya na may mas mataas na teknikal na edukasyon.

Additive Technology sa 2015

Ayon sa ulat Wohlers Isumbong 2015, 1988 at 2014 79 602 industriya ng 3D-printer na-install sa buong mundo. . Kasabay 38.1% ng mga aparatong gastos ng higit sa 5 thousand US dollars ay mula sa USA, 9.3% - para sa Japan, 9.2% - sa China, at 8.7% - sa Germany. Natitirang bahagi ng mundo ay malayo maagang ng mga pinuno. Mula 2007-2014 ang taunang dami ng mga benta ng desktop printer nadagdagan 66-139 584 units. Sa 2014, 91.6% ng mga benta accounted para sa desktop 3D printer, at 8.4% - para sa pang-industriya mga aplikasyon ng additive manufacturing, ang mga kita mula sa kung saan, gayunpaman, accounted para sa 86.6% ng kabuuang, o 1.12 bilyong US dollars absolute terms. Desktop machine nasisiyahan 173,200,000 US dollars at 13.4%. Sa 2016, inaasahan namin benta paglago sa $ 7.3 bilyon, sa 2018 - 12.7 billion, sa 2020 ang market ay maabot ang $ 21.2 bilyon.

Ayon sa Wohlers, FDM-technology mananaig, averaging tungkol sa 300 mga tatak sa buong mundo, araw-araw pagdaragdag ng mga bagong pagbabago. Ang ilan sa kanila ay nabili lamang sa lokal, kaya ito ay lubos na mahirap, kung hindi imposible, upang makahanap ng impormasyon tungkol sa bilang ng mga panindang pang mga tatak ng 3D-printer. Nang may pagtitiwala ang maaari naming sabihin na ang kanilang mga numero sa merkado ay nagdaragdag sa bawat pagdaan araw. May ay isang mahusay na pagkakaiba-iba sa sukat at ang mga teknolohiya na ginagamit. Halimbawa, ang Berlin kumpanya produces isang malaking BigRep FDM-printer na tinatawag BigRep ONE.2 sa presyong ng 36 libo. Euro, na may kakayahang pag-print bagay hanggang sa 900 x 1055 x 1100 mm na may isang resolution ng 100-1000 microns, na may dalawang extruders at ang kakayahan upang gamitin ang iba't ibang mga materyales.

Industry - para sa

Ang aviation industry ay mabigat na pamumuhunan sa produksyon ng magkakasama. Ang paggamit ng additive teknolohiya ay mabawasan ang pagkonsumo ng mga materyales na ginugol sa ang produksyon ng mga bahagi sa pamamagitan ng 10 beses. Ito ay inaasahan na GE Aviation Company ay maglathala taun-taon 40 thousand. Injectors. And Airbus sa pamamagitan ng 2018 ang kumpanya ay pagpunta upang i-print ng hanggang sa 30 tons ng mga bahagi sa bawat buwan. Ang kumpanya ay tala ng mga makabuluhang pag-unlad sa ang mga katangian ng manufactured bahagi sa paraan bilang kung ihahambing sa tradisyonal na. Ito ay naka-out na ang mga bracket, kung saan ay dinisenyo para sa 2.3 tonelada ng pagkarga, sa katunayan, maaari makatiis naglo-load ng hanggang sa 14 tonelada habang binabawasan ang bigat nito sa pamamagitan ng kalahati. Sa karagdagan, ang kumpanya-publish ng mga detalye ng aluminum sheet at fuel konektor. Ang Airbus sasakyang panghimpapawid ay may 60 libo. Piraso, naka-print sa 3D-printer Stratasys Fortus Company. Iba pang mga kumpanya aerospace industriya ay gumagamit din ng additive manufacturing teknolohiya. Kabilang sa mga ito: Bell helicopter, Bae Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce at SpaceX.

Digital additive teknolohiya ay ginagamit sa paggawa ng iba't-ibang mga kalakal consumer. Company magkatotoo, na nagbibigay ng mga serbisyo ng additive manufacturing, cooperating sa Hoet Eyeware sa paggawa ng baso para sa paningin koreksyon at pang-araw. 3D-modelo ay ibinigay ng iba't-ibang mga serbisyo ng ulap. Tanging ang kumpanya 3D Warehouse at Sketchup nag-aalok ng 2.7 milyong mga sample. Huwag manatili sa partido at ang fashion industriya. RS Print ay gumagamit ng isang sistema na sumusukat sa presyon ng soles, i-print ang mga indibidwal na insoles. Taga-disenyo ay eksperimento sa bikinis, sapatos at dresses.

mabilis prototyping

Sa ilalim ng mabilis prototyping maunawaan ang paglikha ng mga produkto ng prototype sa pinakamaikling posibleng panahon. Ito ay isa sa mga pangunahing mga aplikasyon ng additive manufacturing teknolohiya. Prototype - ay isang uri ng produkto na kinakailangan upang i-optimize ang hugis ng mga bahagi ng pagsusuri nito ng ergonomya, assembly pag-verify kakayahan at ang kawastuhan ng layout solusyon. Iyon ay kung bakit sa pagbabawas ng manufacturing bahagi ng buhay ay maaaring makabuluhang bawasan ang pag-unlad ng panahon. Gayundin, ang prototype ay maaaring maging isang modelo dinisenyo para sa aerodynamic at hydrodynamic pagsubok o pag-andar ng pag-verify enclosures ng sambahayan at medikal na kagamitan. Maraming mga modelo nilikha bilang Exploratory modelo disenyo na may mga nuances sa configuration, kulay at pangkulay at iba pa. D. Para sa mabilis prototyping ay gumagamit ng murang 3D printer.

mabilis na produksyon

Ang magkakasama teknolohiya sa industriya ay may mahusay na mga prospect. Maliit scale produksyon ng mga produkto na may kumplikadong geometry at ng mga tiyak na mga materyales karaniwan sa paggawa ng mga bapor, kapangyarihan engineering, nagmumuling-tatag pagtitistis at dental medicine, aerospace industriya. Direct paglilinang ng mga produkto metal ay dahil sa problemang pang-ekonomiya sariling kapakanan, tulad ng ito mode ng produksyon ay mas mahal. Sa pamamagitan ng paggamit ng mga additive teknolohiya gumawa ng mga nagtatrabaho katawan turbines at shafts, implants at prostheses, ekstrang bahagi para sa mga kotse at sasakyang panghimpapawid.

Ang pag-unlad ng mabilis na manufacturing at nag-ambag sa isang makabuluhang pagtaas sa ang bilang ng mga magagamit na mga materyales metal powder. Kung noong 2000 ay may mga 5-6 mga uri ng mga powders, ngayon ay nag-aalok ng isang malawak na hanay, na halaga sa libu-track mula sa istruktura bakal sa mahalagang mga riles at superalloys.

Promising at magkakasama teknolohiya sa mechanical engineering, kung saan maaari nilang gamitin sa paggawa ng mga kasangkapan at mga kasangkapan para sa serye produksyon - pagsingit para sa iniksyon paghuhulma machine, molds, mga template.

Ultimaker 2 - ang pinakamahusay na 3D-printer sa 2016

Sa opinyon ng CHIP magazine, kung saan isinasagawa sa pagsubok at kung ikukumpara sa mga katangian ng sambahayan ng 3D-printer, pinakamahusay na printer 2016 model Ultimaker 2 kumpanya Ultimaker, Reniforce RF1000 kumpanya Conrad at Replicator Desktop 3D Printer kumpanya MakerBot.

Ultimaker 2+ sa kanyang pinabuting modelo ay gumagamit ng simulation teknolohiya sa pamamagitan ng pagsasama-sama. 3D-printer ay naiiba pinakamaliit na layer kapal ng 0.02 mm, isang maliit na oras pagkalkula, mababang gastos sa pagpi-print (2600 RUB per 1 kg ng materyal). Key Tampok:

• ang laki ng mga nagtatrabaho silid - 223 x 223 x 305 mm;
• timbang - 12.3 kg;
• laki ng ulo - 0.25 / 0.4 / 0.6 / 0.8 mm;
• mamatay na temperatura - 180-260 ° C;
• resolution layer - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 microns;
• Print Bilis - 8-24 mm ³ / s;
• precision XYZ - 12,5-12,55 microns;
• materyal - PLA, ABS, CPE diameter 2.85 mm;
• Software - Cura;
• Mga sinusuportahang uri ng file - STL, OBJ, AMF;
• Power consumption - 221 W;
• presyo - 1895 euro, at ang batayang modelo ng 2495 euro pinalawak.

Ayon sa mga review ng customer, ang printer ay liwanag upang i-install at gamitin. Pagdiriwang ng mataas na resolution, self-pag-aayos ng kama, isang malaking iba't-ibang mga materyales na ginamit, ang paggamit ng open source software. Ang disadvantages isama ang printer buksan ang printer disenyo, na maaaring magdulot ng Burns mula sa mainit na materyal.

LulzBot Mini 3D Printer

Sa isang pagsusuri ng magazine PC Magazine Ultimaker 2 at Replicator Desktop 3D Printer ring ipinasok ang tatlong nangungunang, ngunit dito sa unang lugar ay ang printer LulzBot Mini 3D Printer. mga detalye nito ay ang mga sumusunod:

• ang laki ng mga nagtatrabaho silid - 152 x 152 x 158 mm;
• Timbang - 8.55 kg;
• mamatay na temperatura - 300 ° C;
• layer kapal - 0.05-0.5 mm;
• Print Bilis - 275 mm / s sa taas na 0.18 mm layer;
• materyal - PLA, ABS, HIPS, PVA, Pett, polyester, naylon, polycarbonate, PETG, PCTE, PC-ABS, at iba diameter ng 3 mm.
• Software - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl etc;.
• Power consumption - 300 W;
• presyo - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

Isa sa mga pinakamahusay pang-industriya machine additive manufacturing ay EBAM 300 mga kumpanya Sciaky. Electron beam gun nagiging sanhi ng mga layers metal sa isang bilis ng hanggang sa 9 kg kada oras.

• ang laki ng mga nagtatrabaho silid - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• ang presyon ng vacuum kamara - 1x10 ^-4 Torr;
• paggamit ng kuryente - hanggang sa 42 kW sa isang boltahe ng 60 kV;
• teknolohiya - pagpilit;
• materyal - titan at titan alloys, tantalum, Inconel, tungsten, niobiyum, hindi kinakalawang na asero, aluminyo, bakal, tanso-magtubog sa nikel haluang metal (70/30 at 30/70);
• ang maximum na halaga - 8605.2 litro;
• presyo - 250 libong US dollars ..

Additive teknolohiya sa Russia

pang-industriya-grade machine sa Russia ay hindi nagawa. Habang lamang na binuo sa "Rosatom", ang laser center MSTU. Bauman University "STANKIN" Polytechnic University of St Petersburg, ang Urals Federal University. "Voronezhselimmash", na gumagawa ng pang-edukasyon at domestic 3D printer "Alpha", ay pagbuo ng isang komersyal na additive halaman.

Ang parehong sitwasyon na may supplies. Ang pinuno ng ang pag-unlad ng mga pulbos at pulbos formulations sa Russia ay VIAM. Sila ay ginawa ng powder para additive teknolohiya ay ginagamit sa pagpapanumbalik ng turbine blades, sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng Permyan "sasakyang panghimpapawid engine». Pag-usad ay at ang All-Russian Institute of light alloys (WHEELS). Developments ay magkaiba centers engineering sa buong Russian Federation. "Rostec", Ural sangay ng Russian Academy of Sciences, UFU humantong ang kanilang pag-unlad. Ngunit pa rin ang mga ito ay hindi magagawang upang matugunan ang kahit na isang maliit na demand ng 20 tons ng powder bawat taon.

Kaugnay nito, ang Pamahalaang instructed ang Ministri ng Edukasyon, Ministry of Economic Development, Ministry of Industry, Ministry of Communications, Russian Academy of Sciences, Fano, "Roscosmos", "Rosatom", "Rosstandart" pag-unlad institusyon upang magtatag ng isang pinag-ugnay na programa ng pag-unlad at pananaliksik. Para sa ito ay iminungkahi upang maglaan ng karagdagang alokasyon ng badyet, pati na rin upang isaalang-alang ang posibilidad ng co-financing sa kapinsalaan ng National Welfare Fund at iba pang mga pinagkukunan. Ito ay inirerekumenda upang suportahan ang mga bagong teknolohiya sa produksyon, sa Vol. H. Addition, Mers, "Rosnano" Fund "Skolkovo", ang pag-export agency "EXIAR", "Vnesheconombank". Ang pamahalaan ay din kinakatawan ng Industriya at Trade Ministry maghahanda ng isang seksyon ng programa ng estado para sa pag-unlad at pagpapabuti ng pang-industriya competitiveness.