Mae gweithgynhyrchu ychwanegol, a elwir hefyd yn argraffu 3D, wedi parhau i esblygu ers bron i 35 mlynedd ers ei ddefnydd masnachol. Mae'r diwydiannau awyrofod, modurol, amddiffyn, ynni, trafnidiaeth, meddygol, deintyddol a defnyddwyr yn defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegol ar gyfer ystod eang o gymwysiadau.
Gyda'r defnydd mor eang, mae'n amlwg nad yw gweithgynhyrchu ychwanegol yn ateb sy'n addas i bawb. Yn ôl safon derminoleg ISO/ASTM 52900, mae bron pob system gweithgynhyrchu ychwanegol masnachol yn dod o dan un o saith categori proses. Mae'r rhain yn cynnwys allwthio deunydd (MEX), ffotopolymerization bath (VPP), asio gwely powdr (PBF), chwistrellu rhwymwr (BJT), chwistrellu deunydd (MJT), dyddodiad ynni cyfeiriedig (DED), a lamineiddio dalen (SHL). Yma maent wedi'u didoli yn ôl poblogrwydd yn seiliedig ar werthiannau uned.
Mae nifer gynyddol o weithwyr proffesiynol yn y diwydiant, gan gynnwys peirianwyr a rheolwyr, yn dysgu pryd y gall gweithgynhyrchu ychwanegol helpu i wella cynnyrch neu broses a phryd na all. Yn hanesyddol, mae mentrau mawr i weithredu gweithgynhyrchu ychwanegol wedi dod gan beirianwyr sydd â phrofiad gyda'r dechnoleg. Mae rheolwyr yn gweld mwy o enghreifftiau o sut y gall gweithgynhyrchu ychwanegol wella cynhyrchiant, lleihau amseroedd arweiniol a chreu cyfleoedd busnes newydd. Ni fydd gweithgynhyrchu ychwanegol yn disodli'r rhan fwyaf o ffurfiau traddodiadol o weithgynhyrchu, ond bydd yn dod yn rhan o arfogaeth yr entrepreneur o alluoedd datblygu cynnyrch a gweithgynhyrchu.
Mae gan weithgynhyrchu ychwanegol ystod eang o gymwysiadau, o ficrofluideg i adeiladu ar raddfa fawr. Mae manteision gweithgynhyrchu ychwanegol yn amrywio yn ôl diwydiant, cymhwysiad, a pherfformiad gofynnol. Rhaid i sefydliadau gael rhesymau da dros weithredu gweithgynhyrchu ychwanegol, waeth beth fo'r achos defnydd. Y rhai mwyaf cyffredin yw modelu cysyniadol, gwirio dyluniad, a gwirio addasrwydd a swyddogaeth. Mae mwy a mwy o gwmnïau'n ei ddefnyddio i greu offer a chymwysiadau ar gyfer cynhyrchu màs, gan gynnwys datblygu cynnyrch wedi'i deilwra.
Ar gyfer cymwysiadau awyrofod, mae pwysau yn ffactor pwysig. Mae'n costio tua $10,000 i roi llwyth tâl 0.45kg i orbit y Ddaear, yn ôl Canolfan Hedfan Gofod Marshall NASA. Gall lleihau pwysau lloerennau arbed ar gostau lansio. Mae'r ddelwedd sydd ynghlwm yn dangos rhan AM fetel Swissto12 sy'n cyfuno sawl tonfedd yn un rhan. Gyda AM, mae'r pwysau'n cael ei leihau i lai na 0.08 kg.
Defnyddir gweithgynhyrchu ychwanegol drwy gydol y gadwyn werth yn y diwydiant ynni. I rai cwmnïau, yr achos busnes dros ddefnyddio AM yw ailadrodd prosiectau'n gyflym i greu'r cynnyrch gorau posibl yn yr amser byrraf posibl. Yn y diwydiant olew a nwy, gall rhannau neu gynulliadau sydd wedi'u difrodi gostio miloedd o ddoleri neu fwy mewn cynhyrchiant coll yr awr. Gall defnyddio AM i adfer gweithrediadau fod yn arbennig o ddeniadol.
Mae gwneuthurwr mawr o systemau DED MX3D wedi rhyddhau teclyn atgyweirio pibellau prototeip. Gall piblinell sydd wedi'i difrodi gostio rhwng €100,000 ac €1,000,000 ($113,157-$1,131,570) y dydd, yn ôl y cwmni. Mae'r gosodiad a ddangosir ar y dudalen nesaf yn defnyddio rhan CNC fel ffrâm ac yn defnyddio DED i weldio cylchedd y bibell. Mae AM yn darparu cyfraddau dyddodiad uchel gyda gwastraff lleiaf, tra bod CNC yn darparu'r cywirdeb gofynnol.
Yn 2021, gosodwyd casin dŵr wedi'i argraffu 3D ar rig olew TotalEnergies ym Môr y Gogledd. Mae siacedi dŵr yn elfen hanfodol a ddefnyddir i reoli adferiad hydrocarbon mewn ffynhonnau sy'n cael eu hadeiladu. Yn yr achos hwn, manteision defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegol yw amseroedd arwain llai a llai o allyriadau o 45% o'i gymharu â siacedi dŵr ffug traddodiadol.
Achos busnes arall dros weithgynhyrchu ychwanegol yw lleihau offer drud. Mae Phone Scope wedi datblygu addaswyr digiscoping ar gyfer dyfeisiau sy'n cysylltu camera eich ffôn â thelesgop neu ficrosgop. Mae ffonau newydd yn cael eu rhyddhau bob blwyddyn, gan ei gwneud yn ofynnol i gwmnïau ryddhau llinell newydd o addaswyr. Trwy ddefnyddio AM, gall cwmni arbed arian ar offer drud y mae angen eu disodli pan fydd ffonau newydd yn cael eu rhyddhau.
Fel gydag unrhyw broses neu dechnoleg, ni ddylid defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegol gan ei fod yn cael ei ystyried yn newydd neu'n wahanol. Mae hyn er mwyn gwella datblygu cynnyrch a/neu brosesau gweithgynhyrchu. Dylai ychwanegu gwerth. Mae enghreifftiau o achosion busnes eraill yn cynnwys cynhyrchion wedi'u teilwra ac addasu torfol, ymarferoldeb cymhleth, rhannau integredig, llai o ddeunydd a phwysau, a pherfformiad gwell.
Er mwyn i AM wireddu ei botensial twf, mae angen mynd i'r afael â heriau. Ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau gweithgynhyrchu, rhaid i'r broses fod yn ddibynadwy ac yn atgynhyrchadwy. Bydd y dulliau dilynol o awtomeiddio tynnu deunydd o rannau a chefnogaeth ac ôl-brosesu o gymorth. Mae awtomeiddio hefyd yn cynyddu cynhyrchiant ac yn lleihau'r gost fesul rhan.
Un o'r meysydd o ddiddordeb mwyaf yw awtomeiddio ôl-brosesu fel tynnu powdr a gorffen. Drwy awtomeiddio'r broses o gynhyrchu màs cymwysiadau, gellir ailadrodd yr un dechnoleg filoedd o weithiau. Y broblem yw y gall dulliau awtomeiddio penodol amrywio yn ôl math, maint, deunydd a phroses rhan. Er enghraifft, mae ôl-brosesu coronau deintyddol awtomataidd yn wahanol iawn i brosesu rhannau injan roced, er y gellir gwneud y ddau o fetel.
Gan fod rhannau wedi'u optimeiddio ar gyfer AM, mae nodweddion mwy datblygedig a sianeli mewnol yn aml yn cael eu hychwanegu. Ar gyfer PBF, y prif nod yw cael gwared ar 100% o'r powdr. Mae Solukon yn cynhyrchu systemau tynnu powdr awtomatig. Mae'r cwmni wedi datblygu technoleg o'r enw Smart Powder Recovery (SRP) sy'n cylchdroi ac yn dirgrynu rhannau metel sy'n dal i fod ynghlwm wrth y plât adeiladu. Rheolir cylchdro a dirgryniad gan fodel CAD y rhan. Trwy symud ac ysgwyd y rhannau'n fanwl gywir, mae'r powdr a ddaliwyd yn llifo bron fel hylif. Mae'r awtomeiddio hwn yn lleihau llafur â llaw a gall wella dibynadwyedd ac atgynhyrchadwyedd tynnu powdr.
Gall problemau a chyfyngiadau tynnu powdr â llaw gyfyngu ar hyfywedd defnyddio AM ar gyfer cynhyrchu màs, hyd yn oed mewn meintiau bach. Gall systemau tynnu powdr metel Solukon weithredu mewn awyrgylch anadweithiol a chasglu powdr nas defnyddiwyd i'w ailddefnyddio mewn peiriannau AM. Cynhaliodd Solukon arolwg cwsmeriaid a chyhoeddodd astudiaeth ym mis Rhagfyr 2021 yn dangos mai'r ddau bryder mwyaf yw iechyd galwedigaethol ac atgynhyrchadwyedd.
Gall tynnu powdr â llaw o strwythurau resin PBF fod yn cymryd llawer o amser. Mae cwmnïau fel DyeMansion a PostProcess Technologies yn adeiladu systemau ôl-brosesu i dynnu powdr yn awtomatig. Gellir llwytho llawer o rannau gweithgynhyrchu ychwanegol i mewn i system sy'n gwrthdroi ac yn taflu'r cyfrwng i gael gwared ar bowdr gormodol. Mae gan HP ei system ei hun y dywedir ei bod yn tynnu powdr o siambr adeiladu'r Jet Fusion 5200 mewn 20 munud. Mae'r system yn storio powdr heb ei doddi mewn cynhwysydd ar wahân i'w ailddefnyddio neu ei ailgylchu ar gyfer cymwysiadau eraill.
Gall cwmnïau elwa o awtomeiddio os gellir ei gymhwyso i'r rhan fwyaf o'r camau ôl-brosesu. Mae DyeMansion yn cynnig systemau ar gyfer tynnu powdr, paratoi arwynebau a phaentio. Mae system PowerFuse S yn llwytho'r rhannau, yn stemio'r rhannau llyfn ac yn eu dadlwytho. Mae'r cwmni'n darparu rac dur di-staen ar gyfer hongian rhannau, a wneir â llaw. Gall system PowerFuse S gynhyrchu arwyneb tebyg i fowld chwistrellu.
Yr her fwyaf sy'n wynebu'r diwydiant yw deall y cyfleoedd gwirioneddol y mae awtomeiddio yn eu cynnig. Os oes angen gwneud miliwn o rannau polymer, efallai mai prosesau castio neu fowldio traddodiadol yw'r ateb gorau, er bod hyn yn dibynnu ar y rhan. Yn aml, mae awtomeiddio awtomataidd ar gael ar gyfer y rhediad cynhyrchu cyntaf wrth gynhyrchu a phrofi offer. Trwy ôl-brosesu awtomataidd, gellir cynhyrchu miloedd o rannau yn ddibynadwy ac yn atgynhyrchadwy gan ddefnyddio awtomeiddio, ond mae'n benodol i'r rhan ac efallai y bydd angen datrysiad wedi'i deilwra.
Nid oes gan AM ddim i'w wneud â diwydiant. Mae llawer o sefydliadau'n cyflwyno canlyniadau ymchwil a datblygu diddorol a all arwain at weithrediad priodol cynhyrchion a gwasanaethau. Yn y diwydiant awyrofod, mae Relativity Space yn cynhyrchu un o'r systemau gweithgynhyrchu ychwanegion metel mwyaf gan ddefnyddio technoleg DED perchnogol, y mae'r cwmni'n gobeithio y bydd yn cael ei defnyddio i gynhyrchu'r rhan fwyaf o'i rocedi. Gall ei roced Terran 1 ddanfon llwyth tâl o 1,250 kg i orbit isel o amgylch y Ddaear. Mae Relativity yn bwriadu lansio roced brawf yng nghanol 2022 ac mae eisoes yn cynllunio roced fwy, y gellir ei hailddefnyddio o'r enw Terran R.
Mae rocedi Terran 1 ac R Relativity Space yn ffordd arloesol o ailddychmygu sut olwg fyddai ar deithiau gofod yn y dyfodol. Fe wnaeth dylunio ac optimeiddio ar gyfer gweithgynhyrchu ychwanegol ennyn diddordeb yn y datblygiad hwn. Mae'r cwmni'n honni bod y dull hwn yn lleihau nifer y rhannau 100 gwaith o'i gymharu â rocedi traddodiadol. Mae'r cwmni hefyd yn honni y gall gynhyrchu rocedi o ddeunyddiau crai o fewn 60 diwrnod. Mae hwn yn enghraifft wych o gyfuno llawer o rannau yn un a symleiddio'r gadwyn gyflenwi yn fawr.
Yn y diwydiant deintyddol, defnyddir gweithgynhyrchu ychwanegol i wneud coronau, pontydd, templedi drilio llawfeddygol, dannedd gosod rhannol ac alinyddion. Mae Align Technology a SmileDirectClub yn defnyddio argraffu 3D i gynhyrchu rhannau ar gyfer alinyddion plastig clir thermoformio. Mae Align Technology, gwneuthurwr cynhyrchion brand Invisalign, yn defnyddio llawer o'r systemau ffotopolymerization mewn baddonau 3D Systems. Yn 2021, dywedodd y cwmni ei fod wedi trin dros 10 miliwn o gleifion ers iddo dderbyn cymeradwyaeth yr FDA ym 1998. Os yw triniaeth claf nodweddiadol yn cynnwys 10 alinydd, sy'n amcangyfrif isel, mae'r cwmni wedi cynhyrchu 100 miliwn neu fwy o rannau AM. Mae rhannau FRP yn anodd eu hailgylchu oherwydd eu bod wedi'u thermosetio. Mae SmileDirectClub yn defnyddio'r system HP Multi Jet Fusion (MJF) i gynhyrchu rhannau thermoplastig y gellir eu hailgylchu ar gyfer cymwysiadau eraill.
Yn hanesyddol, nid yw VPP wedi gallu cynhyrchu rhannau tenau, tryloyw â phriodweddau cryfder i'w defnyddio fel offer orthodontig. Yn 2021, rhyddhaodd LuxCreo a Graphy ateb posibl. Ym mis Chwefror, mae gan Graphy gymeradwyaeth FDA ar gyfer argraffu 3D uniongyrchol o offer deintyddol. Os ydych chi'n eu hargraffu'n uniongyrchol, ystyrir bod y broses o'r dechrau i'r diwedd yn fyrrach, yn haws, ac o bosibl yn llai costus.
Un datblygiad cynnar a gafodd lawer o sylw yn y cyfryngau oedd defnyddio argraffu 3D ar gyfer cymwysiadau adeiladu ar raddfa fawr fel tai. Yn aml, mae waliau'r tŷ yn cael eu hargraffu trwy allwthio. Gwnaed pob rhan arall o'r tŷ gan ddefnyddio dulliau a deunyddiau traddodiadol, gan gynnwys lloriau, nenfydau, toeau, grisiau, drysau, ffenestri, offer, cypyrddau a chownteri. Gall waliau wedi'u hargraffu 3D gynyddu cost gosod trydan, goleuadau, plymio, dwythellau, a fentiau ar gyfer gwresogi ac aerdymheru. Mae gorffen tu mewn a thu allan wal goncrit yn anoddach nag gyda dyluniad wal traddodiadol. Mae moderneiddio cartref gyda waliau wedi'u hargraffu 3D hefyd yn ystyriaeth bwysig.
Mae ymchwilwyr yn Labordy Cenedlaethol Oak Ridge yn astudio sut i storio ynni mewn waliau wedi'u hargraffu 3D. Drwy fewnosod pibellau yn y wal yn ystod y gwaith adeiladu, gall dŵr lifo drwyddi i gynhesu ac oeri. Mae'r prosiect Ymchwil a Datblygu hwn yn ddiddorol ac yn arloesol, ond mae'n dal i fod yng nghyfnod cynnar ei ddatblygiad. Mae'r prosiect Ymchwil a Datblygu hwn yn ddiddorol ac yn arloesol, ond mae'n dal i fod yng nghyfnod cynnar ei ddatblygiad.Mae'r prosiect ymchwil hwn yn ddiddorol ac arloesol, ond mae yn ei gamau cynnar o ran datblygiad o hyd.Mae'r prosiect ymchwil hwn yn ddiddorol ac arloesol, ond mae'n dal i fod yng nghyfnodau cynnar ei ddatblygiad.
Nid yw'r rhan fwyaf ohonom eto'n gyfarwydd ag economeg argraffu rhannau adeiladu neu wrthrychau mawr eraill yn 3D. Defnyddiwyd y dechnoleg i gynhyrchu rhai pontydd, cynfasau, meinciau parc, ac elfennau addurnol ar gyfer adeiladau a'r amgylchedd awyr agored. Credir bod manteision gweithgynhyrchu ychwanegol ar raddfeydd bach (o ychydig gentimetrau i sawl metr) yn berthnasol i argraffu 3D ar raddfa fawr. Mae prif fanteision defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegol yn cynnwys creu siapiau a nodweddion cymhleth, lleihau nifer y rhannau, lleihau deunydd a phwysau, a chynyddu cynhyrchiant. Os nad yw gweithgynhyrchu ychwanegol yn ychwanegu gwerth, dylid cwestiynu ei ddefnyddioldeb.
Ym mis Hydref 2021, prynodd Stratasys y 55% sy'n weddill yn Xaar 3D, is-gwmni i'r gwneuthurwr argraffyddion incjet diwydiannol Prydeinig Xaar. Mae technoleg polymer PBF Stratasys, o'r enw Selective Absorbion Fusion, yn seiliedig ar bennau print incjet Xaar. Mae peiriant Stratasys H350 yn cystadlu â system HP MJF.
Roedd prynu Desktop Metal yn drawiadol. Ym mis Chwefror 2021, prynodd y cwmni Envisiontec, gwneuthurwr systemau gweithgynhyrchu ychwanegion diwydiannol ers amser maith. Ym mis Mai 2021, prynodd y cwmni Adaptive3D, datblygwr polymerau VPP hyblyg. Ym mis Gorffennaf 2021, prynodd Desktop Metal Aerosint, datblygwr prosesau ail-orchuddio cotio powdr aml-ddeunydd. Daeth y caffaeliad mwyaf ym mis Awst pan brynodd Desktop Metal y cystadleuydd ExOne am $575 miliwn.
Mae caffael ExOne gan Desktop Metal yn dod â dau wneuthurwr enwog o systemau BJT metel ynghyd. Yn gyffredinol, nid yw'r dechnoleg wedi cyrraedd y lefel y mae llawer yn ei chredu eto. Mae cwmnïau'n parhau i fynd i'r afael â materion fel ailadroddadwyedd, dibynadwyedd, a deall gwraidd problemau wrth iddynt godi. Er hynny, os caiff y problemau eu datrys, mae lle o hyd i'r dechnoleg gyrraedd marchnadoedd mwy. Ym mis Gorffennaf 2021, dywedodd 3DEO, darparwr gwasanaeth sy'n defnyddio system argraffu 3D berchnogol, ei fod wedi cludo un filiwnfed i gwsmeriaid.
Mae datblygwyr meddalwedd a llwyfannau cwmwl wedi gweld twf sylweddol yn y diwydiant gweithgynhyrchu ychwanegol. Mae hyn yn arbennig o wir am systemau rheoli perfformiad (MES) sy'n olrhain cadwyn werth AM. Cytunodd 3D Systems i gaffael Oqton ym mis Medi 2021 am $180 miliwn. Wedi'i sefydlu yn 2017, mae Oqton yn darparu atebion cwmwl i wella llif gwaith a gwella effeithlonrwydd AM. Cafodd Materialize Link3D ym mis Tachwedd 2021 am $33.5 miliwn. Fel Oqton, mae llwyfan cwmwl Link3D yn olrhain gwaith ac yn symleiddio llif gwaith AM.
Un o'r caffaeliadau diweddaraf yn 2021 yw caffaeliad ASTM International o Wohlers Associates. Gyda'i gilydd maent yn gweithio i wneud y gorau o frand Wohlers i gefnogi mabwysiadu AM yn ehangach ledled y byd. Trwy Ganolfan Ragoriaeth AM ASTM, bydd Wohlers Associates yn parhau i gynhyrchu adroddiadau Wohlers a chyhoeddiadau eraill, yn ogystal â darparu gwasanaethau cynghori, dadansoddi marchnad a hyfforddiant.
Mae'r diwydiant gweithgynhyrchu ychwanegol wedi aeddfedu ac mae llawer o ddiwydiannau'n defnyddio'r dechnoleg ar gyfer ystod eang o gymwysiadau. Ond ni fydd argraffu 3D yn disodli'r rhan fwyaf o ffurfiau eraill o weithgynhyrchu. Yn lle hynny, fe'i defnyddir i greu mathau newydd o gynhyrchion a modelau busnes. Mae sefydliadau'n defnyddio argraffu ychwanegol i leihau pwysau rhannau, lleihau amseroedd arweiniol a chostau offer, a gwella personoli a pherfformiad cynhyrchion. Disgwylir i'r diwydiant gweithgynhyrchu ychwanegol barhau â'i lwybr twf gyda chwmnïau, cynhyrchion, gwasanaethau, cymwysiadau ac achosion defnydd newydd yn dod i'r amlwg, yn aml ar gyflymder anhygoel.