Gehigarrizko fabrikazioa, 3D inprimaketa bezala ere ezaguna, ia 35 urtez eboluzionatzen jarraitu du merkataritza-erabileratik. Aeroespazio, automobilgintza, defentsa, energia, garraio, medikuntza, hortz eta kontsumo industriek gehigarrizko fabrikazioa erabiltzen dute aplikazio sorta zabal baterako.
Hain zabalduta dagoenez, argi dago gehigarrien fabrikazioa ez dela irtenbide bakarra guztientzat. ISO/ASTM 52900 terminologia-arauaren arabera, ia merkataritza-gehigarrien fabrikazio-sistema guztiak zazpi prozesu-kategoria hauetako batean sartzen dira. Hauek dira: materialen estrusioa (MEX), bainu-fotopolimerizazioa (VPP), hauts-ohearen fusioa (PBF), aglutinatzaileen ihinztadura (BJT), materialen ihinztadura (MJT), zuzendutako energia-deposizioa (DED) eta xafla-laminazioa (SHL). Hemen, unitate-salmenten arabera sailkatuta daude.
Industriako profesional gero eta gehiagok, ingeniari eta kudeatzaileek barne, ikasten ari dira noiz lagun dezakeen gehigarrizko fabrikazioak produktu edo prozesu bat hobetzen eta noiz ez. Historikoki, gehigarrizko fabrikazioa ezartzeko ekimen nagusiak teknologiarekin esperientzia duten ingeniariengandik etorri dira. Zuzendaritzak adibide gehiago ikusten ditu gehigarrizko fabrikazioak produktibitatea nola hobetu, epeak murriztu eta negozio aukera berriak nola sortu ditzakeen. AMak ez ditu fabrikazio modu tradizional gehienak ordezkatuko, baina ekintzaileen produktuen garapen eta fabrikazio gaitasunen arsenalaren parte bihurtuko da.
Gehigarrizko fabrikazioak aplikazio sorta zabala du, mikrofluidikoetatik hasi eta eskala handiko eraikuntzaraino. Gehigarrizko fabrikazioaren onurak aldatu egiten dira industriaren, aplikazioaren eta beharrezko errendimenduaren arabera. Erakundeek arrazoi onak izan behar dituzte Gehigarrizko fabrikazioa ezartzeko, erabilera kasua edozein dela ere. Ohikoenak kontzeptuzko modelatzea, diseinuaren egiaztapena eta egokitasunaren eta funtzionaltasunaren egiaztapena dira. Gero eta enpresa gehiagok erabiltzen dute ekoizpen masiborako tresnak eta aplikazioak sortzeko, produktu pertsonalizatuen garapena barne.
Aeroespazioko aplikazioetarako, pisua faktore garrantzitsua da. NASAren Marshall Espazio Hegaldi Zentroaren arabera, 10.000 dolar inguru kostatzen da 0,45 kg-ko karga bat Lurraren orbitan jartzea. Sateliteen pisua murrizteak jaurtiketa-kostuak aurreztu ditzake. Erantsitako irudian Swissto12 metalezko AM pieza bat ikusten da, hainbat uhin-gida pieza bakarrean konbinatzen dituena. AM-rekin, pisua 0,08 kg baino gutxiagora murrizten da.
Energia-industrian balio-kate osoan zehar erabiltzen da fabrikazio gehigarria. Enpresa batzuentzat, fabrikazio gehigarria erabiltzearen negozio-kasua proiektuak azkar iteratzean datza, ahalik eta produkturik onena denbora laburrenean sortzeko. Petrolio eta gas industrian, kaltetutako piezen edo muntaien ondorioz milaka dolar edo gehiagoko produktibitate-galera izan daiteke orduko. Fabrikazio gehigarria erabiltzea eragiketak leheneratzeko bereziki erakargarria izan daiteke.
DED sistemen fabrikatzaile garrantzitsu batek, MX3Dk, hodiak konpontzeko tresna prototipo bat kaleratu du. Kaltetutako hodi batek 100.000 eta 1.000.000 euro artean kosta daiteke (113.157-1.131.570 dolar) eguneko, enpresaren arabera. Hurrengo orrialdean erakusten den muntaketak CNC pieza bat erabiltzen du marko gisa eta DED erabiltzen du hodiaren zirkunferentzia soldatzeko. AMk metatze-tasa handiak eskaintzen ditu hondakin minimoarekin, eta CNCk beharrezko zehaztasuna eskaintzen du.
2021ean, 3D inprimatutako ur-zorro bat instalatu zen Ipar Itsasoko TotalEnergies petrolio-plataforma batean. Ur-jakak elementu kritiko bat dira eraikitzen ari diren putzuetan hidrokarburoen berreskurapena kontrolatzeko. Kasu honetan, gehigarrizko fabrikazioa erabiltzearen onurak dira entrega-epeak murriztea eta isuriak % 45 murriztea, forjatutako ur-jakekin alderatuta.
Gehigarrien fabrikazioaren beste negozio-kasu bat tresneria garestiak murriztea da. Phone Scopek digiscoping egokigailuak garatu ditu telefonoaren kamera teleskopio edo mikroskopio batera konektatzen duten gailuetarako. Urtero telefono berriak kaleratzen dira, eta enpresek egokigailu-lerro berri bat kaleratzera behartzen dituzte. Gehigarrien fabrikazioa erabiliz, enpresa batek dirua aurreztu dezake telefono berriak kaleratzen direnean ordezkatu behar diren tresna garestietan.
Edozein prozesu edo teknologiarekin gertatzen den bezala, ez da gehigarrizko fabrikazioa erabili behar, berritzat edo desberdintzat jotzen baita. Hau produktuen garapena eta/edo fabrikazio prozesuak hobetzeko da. Balioa gehitu beharko luke. Beste negozio kasu batzuen adibideen artean daude produktu pertsonalizatuak eta masa pertsonalizazioa, funtzionalitate konplexua, pieza integratuak, material eta pisu gutxiago eta errendimendu hobetua.
AMak bere hazkunde potentziala gauzatzeko, erronkei aurre egin behar zaie. Fabrikazio aplikazio gehienetarako, prozesua fidagarria eta erreproduzigarria izan behar da. Piezen eta euskarrien materiala kentzea automatizatzeko eta ondorengo prozesamendua egiteko ondorengo metodoek lagunduko dute. Automatizazioak produktibitatea ere handitzen du eta pieza bakoitzeko kostua murrizten du.
Interes handieneko arloetako bat post-prozesamenduaren automatizazioa da, hala nola hautsaren kentzea eta akabera. Aplikazioen ekoizpen masiboaren prozesua automatizatuz, teknologia bera milaka aldiz errepika daiteke. Arazoa da automatizazio-metodo espezifikoak alda daitezkeela pieza motaren, tamainaren, materialaren eta prozesuaren arabera. Adibidez, hortz-koroa automatizatuen post-prozesamendua oso desberdina da kohete-motorraren piezen prozesamendutik, nahiz eta biak metalezkoak izan daitezkeen.
Piezak AMrako optimizatuta daudenez, askotan ezaugarri aurreratuagoak eta barne-kanalak gehitzen dira. PBFrako, helburu nagusia hautsaren % 100 kentzea da. Solukonek hautsa kentzeko sistema automatikoak fabrikatzen ditu. Konpainiak Smart Powder Recovery (SRP) izeneko teknologia bat garatu du, eraikuntza-plakari lotuta dauden metalezko piezak biratu eta bibratzen dituena. Errotazioa eta bibrazioa piezaren CAD ereduak kontrolatzen ditu. Piezak zehatz-mehatz mugitu eta astinduz, harrapatutako hautsa ia likido bat bezala isurtzen da. Automatizazio honek eskuzko lana murrizten du eta hautsa kentzeko fidagarritasuna eta erreproduzigarritasuna hobetu ditzake.
Eskuzko hautsa kentzearen arazo eta mugek AM ekoizpen masiborako erabiltzearen bideragarritasuna mugatu dezakete, baita kantitate txikietan ere. Solukon metal hautsa kentzeko sistemek atmosfera geldo batean funtziona dezakete eta erabili gabeko hautsa bildu dezakete AM makinetan berrerabiltzeko. Solukonek bezeroei egindako inkesta bat egin zuen eta 2021eko abenduan ikerketa bat argitaratu zuen, eta bertan erakusten zen bi kezka handienak laneko osasuna eta erreproduzigarritasuna direla.
PBF erretxina-egituretatik hautsa eskuz kentzea denbora asko eska dezake. DyeMansion eta PostProcess Technologies bezalako enpresek hautsa automatikoki kentzeko post-prozesatzeko sistemak eraikitzen ari dira. Gehigarrizko fabrikazioko pieza asko sistema batean kargatu daitezke, eta horrek medioa alderantzikatu eta kanporatzen du gehiegizko hautsa kentzeko. HPk bere sistema propioa du, eta esaten da Jet Fusion 5200-ren eraikuntza-ganberatik hautsa 20 minututan kentzen duela. Sistemak urtu gabeko hautsa ontzi bereizi batean gordetzen du, berrerabiltzeko edo beste aplikazio batzuetarako birziklatzeko.
Enpresek automatizazioaren onura izan dezakete post-prozesatzeko urrats gehienetan aplika badaiteke. DyeMansion-ek hautsa kentzeko, gainazala prestatzeko eta margotzeko sistemak eskaintzen ditu. PowerFuse S sistemak piezak kargatzen ditu, pieza leunak lurruntzen ditu eta deskargatzen ditu. Enpresak altzairu herdoilgaitzezko euskarri bat eskaintzen du piezak zintzilikatzeko, eskuz egiten dena. PowerFuse S sistemak injekzio-molde baten antzeko gainazala sor dezake.
Industriak duen erronka handiena automatizazioak eskaintzen dituen benetako aukerak ulertzea da. Milioi bat polimero pieza egin behar badira, galdaketa edo moldeaketa prozesu tradizionalak izan daitezke irtenbiderik onena, nahiz eta hori piezaren araberakoa izan. AM askotan eskuragarri dago erremintak ekoizteko eta probatzeko lehen ekoizpen-exekuziorako. Postprozesamendu automatizatuaren bidez, milaka pieza ekoiztu daitezke AM erabiliz modu fidagarri eta erreproduzigarrian, baina pieza espezifikoa da eta irtenbide pertsonalizatua behar izan dezake.
AMak ez du zerikusirik industriarekin. Erakunde askok ikerketa eta garapen emaitza interesgarriak aurkezten dituzte, produktu eta zerbitzuen funtzionamendu egokia ekar dezaketenak. Aeroespazio industrian, Relativity Spacek metalezko gehigarrien fabrikazio sistema handienetako bat ekoizten du DED teknologia jabeduna erabiliz, eta enpresak espero du hori erabiltzea bere suzirien gehiengoa fabrikatzeko. Bere Terran 1 suziriak 1.250 kg-ko karga eraman dezake Lurraren orbita baxura. Relativityk proba-suziri bat jaurtitzeko asmoa du 2022ko erdialdean, eta dagoeneko Terran R izeneko suziri berrerabilgarri handiago bat planifikatzen ari da.
Relativity Space-ren Terran 1 eta R suziriak etorkizuneko espazio-hegaldiak nolakoak izan daitezkeen berriro imajinatzeko modu berritzailea dira. Gehigarrien fabrikazioaren diseinuak eta optimizazioak interesa piztu zuten garapen honetan. Konpainiak dioenez, metodo honek piezen kopurua 100 aldiz murrizten du suziri tradizionalen aldean. Konpainiak, gainera, 60 eguneko epean lehengaietatik suziriak ekoiztu ditzakeela dio. Hau adibide bikaina da hainbat pieza bakar batean konbinatzeko eta hornikuntza-katea asko sinplifikatzeko.
Hortz-industrian, gehigarrizko fabrikazioa erabiltzen da koroak, zubiak, zulaketa kirurgikoen txantiloiak, protesi partzialak eta lerrokatzaileak egiteko. Align Technology eta SmileDirectClub-ek 3D inprimaketa erabiltzen dute plastikozko lerrokatzaile garden termoformatuetarako piezak ekoizteko. Align Technology-k, Invisalign markako produktuen fabrikatzaileak, 3D Systems bainuetako fotopolimerizazio sistema asko erabiltzen ditu. 2021ean, enpresak esan zuen 10 milioi paziente baino gehiago tratatu zituela FDAren onespena jaso zuenetik 1998an. Paziente tipiko baten tratamendua 10 lerrokatzailez osatuta badago, hau da, kalkulu baxua, enpresak 100 milioi AM pieza edo gehiago ekoitzi ditu. FRP piezak zailak dira birziklatzen, termoegonkorrak direlako. SmileDirectClub-ek HP Multi Jet Fusion (MJF) sistema erabiltzen du beste aplikazio batzuetarako birziklatu daitezkeen pieza termoplastikoak ekoizteko.
Historikoki, VPP-k ez du lortu ortodontzia-aparatu gisa erabiltzeko erresistentzia-propietateak dituzten pieza mehe eta gardenak ekoiztea. 2021ean, LuxCreo eta Graphy-k irtenbide posible bat kaleratu zuten. Otsailetik aurrera, Graphy-k FDAren onespena du hortz-aparatuak zuzenean 3D inprimatzeko. Zuzenean inprimatzen badituzu, muturretik muturrerako prozesua laburragoa, errazagoa eta potentzialki merkeagoa dela uste da.
Komunikabideen arreta handia jaso zuen hasierako garapen bat 3D inprimaketaren erabilera izan zen eskala handiko eraikuntza-aplikazioetarako, hala nola etxebizitzetarako. Askotan, etxearen hormak estrusio bidez inprimatzen dira. Etxearen gainerako atal guztiak metodo eta material tradizionalak erabiliz egin ziren, besteak beste, zoruak, sabaiak, teilatuak, eskailerak, ateak, leihoak, etxetresna elektrikoak, armairuak eta mostradoreak. 3D inprimatutako hormek elektrizitatea, argiztapena, iturgintza, hodiak eta berogailu eta aire girotuko aireztapenak instalatzearen kostua handitu dezakete. Hormigoizko horma baten barrualdea eta kanpoaldea amaitzea zailagoa da horma-diseinu tradizional batekin baino. Etxe bat 3D inprimatutako hormekin modernizatzea ere kontuan hartu beharreko gauza garrantzitsua da.
Oak Ridge Laborategi Nazionaleko ikertzaileek energia nola gorde aztertzen ari dira 3D inprimatutako hormetan. Eraikuntzan zehar hodiak horman sartuz, ura bertatik igaro daiteke berotzeko eta hozteko. I+G proiektu hau interesgarria eta berritzailea da, baina oraindik garapen-fase goiztiarrean dago. I+G proiektu hau interesgarria eta berritzailea da, baina oraindik garapen-fase goiztiarrean dago.Ikerketa proiektu hau interesgarria eta berritzailea da, baina oraindik garapen-fase goiztiarrean dago.Ikerketa proiektu hau interesgarria eta berritzailea da, baina oraindik garapen-fase goiztiarrean dago.
Gehienok ez gaude oraindik familiarizatuta eraikinen piezak edo bestelako objektu handiak 3Dn inprimatzearen ekonomiaz. Teknologia hau erabili izan da eraikinetarako eta kanpoko ingurunerako zubi, toldo, parkeetako banku eta apaingarri elementu batzuk ekoizteko. Uste da gehigarrizko fabrikazioaren abantailak eskala txikian (zentimetro gutxi batzuetatik metro batzuetaraino) 3D inprimaketa eskala handian aplikatzen direla. Gehigarrizko fabrikazioa erabiltzearen onura nagusien artean daude forma eta ezaugarri konplexuak sortzea, piezen kopurua murriztea, materiala eta pisua murriztea eta produktibitatea handitzea. AMak baliorik gehitzen ez badu, bere erabilgarritasuna zalantzan jarri beharko litzateke.
2021eko urrian, Stratasysek Xaar 3D-ren gainerako % 55eko partaidetza eskuratu zuen, Xaar britainiar tinta-inprimagailu industrialak fabrikatzen dituen enpresaren filiala. Stratasys-en polimero PBF teknologia, Selective Absorption Fusion izenekoa, Xaar tinta-inprimagailu-buruetan oinarritzen da. Stratasys H350 makinak HP MJF sistemarekin lehiatzen da.
Desktop Metal erostea ikusgarria izan zen. 2021eko otsailean, enpresak Envisiontec erosi zuen, industria-gehigarrien fabrikazio-sistemen fabrikatzaile historikoa. 2021eko maiatzean, enpresak Adaptive3D erosi zuen, VPP polimero malguen garatzailea. 2021eko uztailean, Desktop Metalek Aerosint erosi zuen, hauts-estalduraren birestaldura prozesuen garatzailea. Erosketa handiena abuztuan izan zen, Desktop Metalek ExOne lehiakidea 575 milioi dolarren truke erosi zuenean.
Desktop Metalek ExOne erosi izanak metalezko BJT sistemen bi fabrikatzaile ospetsu elkartu ditu. Oro har, teknologiak ez du oraindik askok uste duten mailara iritsi. Enpresek errepikagarritasuna, fidagarritasuna eta arazoen erroko kausa ulertzea bezalako gaiak jorratzen jarraitzen dute, sortzen diren heinean. Hala ere, arazoak konpontzen badira, oraindik badago tarterik teknologiak merkatu handiagoetara iristeko. 2021eko uztailean, 3DEOk, 3D inprimaketa sistema jabedun bat erabiltzen duen zerbitzu hornitzaileak, milioi bat bidali ziela bezeroei esan zuen.
Software eta hodeiko plataforma garatzaileek hazkunde nabarmena izan dute gehigarrien fabrikazioaren industrian. Hori bereziki egia da AM balio-katea jarraitzen duten errendimenduaren kudeaketa sistementzat (MES). 3D Systemsek Oqton erosteko akordioa lortu zuen 2021eko irailean, 180 milioi dolarren truke. 2017an sortua, Oqtonek hodeian oinarritutako irtenbideak eskaintzen ditu lan-fluxua hobetzeko eta AM eraginkortasuna hobetzeko. Materializek Link3D eskuratu zuen 2021eko azaroan, 33,5 milioi dolarren truke. Oqton bezala, Link3Dren hodeiko plataformak lana jarraitzen du eta AM lan-fluxua sinplifikatzen du.
2021eko azken erosketetako bat ASTM Internationalek Wohlers Associates erosi izana da. Elkarrekin Wohlers marka aprobetxatzeko lanean ari dira, mundu osoan AMren adopzio zabalagoa sustatzeko. ASTM AM Bikaintasun Zentroaren bidez, Wohlers Associatesek Wohlers txostenak eta beste argitalpen batzuk ekoizten jarraituko du, baita aholkularitza zerbitzuak, merkatu analisiak eta prestakuntza eskaintzen ere.
Gehigarrien fabrikazioaren industria heldutasuna lortu du eta industria askok teknologia hori erabiltzen ari dira aplikazio sorta zabal baterako. Baina 3D inprimaketak ez ditu beste fabrikazio mota gehienak ordezkatuko. Horren ordez, produktu mota eta negozio eredu berriak sortzeko erabiltzen da. Erakundeek AM erabiltzen dute piezen pisua murrizteko, entrega-epeak eta tresnen kostuak murrizteko, eta produktuen pertsonalizazioa eta errendimendua hobetzeko. Gehigarrien fabrikazioaren industriak hazkunde-ibilbidea jarraituko duela espero da, enpresa, produktu, zerbitzu, aplikazio eta erabilera kasu berriak sortuz, askotan abiadura bizian.