Additive manufacturing, ek wol bekend as 3D-printsjen, is hast 35 jier lang trochgien mei evoluearjen sûnt it kommersjele gebrûk. De loftfeart-, auto-, definsje-, enerzjy-, ferfier-, medyske, toskedokters- en konsuminte-yndustry brûke additive manufacturing foar in breed skala oan tapassingen.
Mei sa'n wiidfersprate oannimmen is it dúdlik dat additive manufacturing gjin ien-maat-past-alles-oplossing is. Neffens de ISO/ASTM 52900-terminologystandert falle hast alle kommersjele additive manufacturingsystemen yn ien fan sân proseskategoryen. Dizze omfetsje materiaal-ekstruzje (MEX), badfotopolymerisaasje (VPP), poeierbêdfúzje (PBF), binderspuiten (BJT), materiaalspuiten (MJT), rjochte enerzjyôfsetting (DED), en plaatlaminaasje (SHL). Hjir binne se sortearre op populariteit basearre op ienheidsferkeap.
In groeiend oantal professionals út 'e yndustry, ynklusyf yngenieurs en managers, leart wannear't additive manufacturing kin helpe om in produkt of proses te ferbetterjen en wannear't it net kin. Histoarysk sjoen binne wichtige inisjativen om additive manufacturing te ymplementearjen kommen fan yngenieurs dy't ûnderfining hawwe mei de technology. It management sjocht mear foarbylden fan hoe't additive manufacturing de produktiviteit kin ferbetterje, leadtiden kin ferminderje en nije saaklike kânsen kin kreëarje. AM sil de measte tradisjonele foarmen fan produksje net ferfange, mar sil diel útmeitsje fan it arsenaal fan produktûntwikkeling en produksjemooglikheden fan 'e ûndernimmer.
Additive manufacturing hat in breed skala oan tapassingen, fan mikrofluidika oant grutskalige konstruksje. De foardielen fan AM ferskille per sektor, tapassing en fereaske prestaasjes. Organisaasjes moatte goede redenen hawwe foar it ymplementearjen fan AM, nettsjinsteande it gebrûksgefal. De meast foarkommende binne konseptuele modellering, ûntwerpferifikaasje en geskiktheids- en funksjonaliteitsferifikaasje. Steeds mear bedriuwen brûke it om ark en applikaasjes te meitsjen foar massaproduksje, ynklusyf ûntwikkeling fan oanpaste produkten.
Foar romtefearttapassingen is gewicht in wichtige faktor. It kostet sawat $10.000 om in lading fan 0,45 kg yn in baan om de ierde te bringen, neffens it Marshall Space Flight Center fan NASA. It ferminderjen fan it gewicht fan satelliten kin besparje op lansearringskosten. De byhearrende ôfbylding lit in Swissto12 metalen AM-ûnderdiel sjen dat ferskate golflieders yn ien ûnderdiel kombinearret. Mei AM wurdt it gewicht werombrocht ta minder as 0,08 kg.
Additive manufacturing wurdt brûkt yn 'e heule weardeketen yn 'e enerzjysektor. Foar guon bedriuwen is de saaklike reden foar it brûken fan AM om projekten fluch te iterearjen om it bêste mooglike produkt te meitsjen yn 'e koartste tiid. Yn 'e oalje- en gassektor kinne beskeadige ûnderdielen of gearstallingen tûzenen dollars of mear kostje oan ferlern produktiviteit per oere. It brûken fan AM om operaasjes te herstellen kin foaral oantreklik wêze.
In grutte fabrikant fan DED-systemen MX3D hat in prototype piipreparaasje-ark útbrocht. In beskeadige piiplieding kin tusken de € 100.000 en € 1.000.000 ($ 113.157- $ 1.131.570) deis kostje, neffens it bedriuw. De fixture dy't op 'e folgjende pagina werjûn wurdt, brûkt in CNC-ûnderdiel as frame en brûkt DED om de omtrek fan 'e piip te lassen. AM soarget foar hege ôfsettingssnelheden mei minimale ôffal, wylst CNC de fereaske presyzje leveret.
Yn 2021 waard in 3D-printe wettermantel ynstalleare op in TotalEnergies-boarteplatfoarm yn 'e Noardsee. Wettermantels binne in kritysk elemint dat brûkt wurdt om koalwetterstofwinning te kontrolearjen yn putten yn oanbou. Yn dit gefal binne de foardielen fan it brûken fan additive manufacturing fermindere leadtiden en fermindere útstjit mei 45% yn ferliking mei tradisjonele smeide wettermantels.
In oare saaklike reden foar additive manufacturing is it ferminderjen fan djoere ark. Phone Scope hat digiscoping-adapters ûntwikkele foar apparaten dy't de kamera fan jo tillefoan ferbine mei in teleskoop of mikroskoop. Elk jier wurde nije tillefoans útbrocht, wêrtroch't bedriuwen in nije line adapters moatte útbringe. Troch gebrûk te meitsjen fan AM kin in bedriuw jild besparje op djoere ark dy't ferfongen wurde moatte as nije tillefoans útbrocht wurde.
Lykas by elk proses of technology, moat additive manufacturing net brûkt wurde, om't it as nij of oars beskôge wurdt. Dit is om produktûntwikkeling en/of produksjeprosessen te ferbetterjen. It moat wearde tafoegje. Foarbylden fan oare saaklike gefallen binne oanpaste produkten en massa-oanpassing, komplekse funksjonaliteit, yntegreare ûnderdielen, minder materiaal en gewicht, en ferbettere prestaasjes.
Foar AM om syn groeipotinsjeel te realisearjen, moatte útdagings oanpakt wurde. Foar de measte produksjeapplikaasjes moat it proses betrouber en reprodusearber wêze. De folgjende metoaden foar it automatisearjen fan it fuortheljen fan materiaal fan ûnderdielen en stipen en neiferwurking sille helpe. Automatisearring fergruttet ek de produktiviteit en ferleget de kosten per ûnderdiel.
Ien fan 'e gebieten fan grutste belangstelling is automatisearring fan neiferwurking lykas it fuortheljen en ôfwurkjen fan poeier. Troch it automatisearjen fan it proses fan massaproduksje fan tapassingen kin deselde technology tûzenen kearen werhelle wurde. It probleem is dat spesifike automatisearringsmetoaden kinne ferskille per ûnderdieltype, grutte, materiaal en proses. Bygelyks, de neiferwurking fan automatisearre toskkroanen is hiel oars as de ferwurking fan raketmotorûnderdielen, hoewol beide fan metaal makke wurde kinne.
Omdat ûnderdielen optimalisearre binne foar AM, wurde faak mear avansearre funksjes en ynterne kanalen tafoege. Foar PBF is it wichtichste doel om 100% fan it poeier te ferwiderjen. Solukon produseart automatyske poeierferwideringssystemen. It bedriuw hat in technology ûntwikkele mei de namme Smart Powder Recovery (SRP) dy't metalen ûnderdielen dy't noch oan 'e bouplaat fêst sitte, rotearret en trilt. Rotaasje en trilling wurde regele troch it CAD-model fan it ûnderdiel. Troch de ûnderdielen presys te bewegen en te skodzjen streamt it fongen poeier hast as in floeistof. Dizze automatisearring ferminderet hânarbeid en kin de betrouberens en reprodusearberens fan poeierferwidering ferbetterje.
De problemen en beheiningen fan hânmjittige poeierferwidering kinne de leefberens fan it brûken fan AM foar massaproduksje beheine, sels yn lytse hoemannichten. Solukon-systemen foar metaalpoeierferwidering kinne operearje yn in inerte sfear en net brûkte poeier sammelje foar werbrûk yn AM-masines. Solukon fierde in klantûndersyk út en publisearre yn desimber 2021 in stúdzje dy't oantoande dat de twa grutste soargen beropssûnens en reprodusearberens binne.
It manuell fuortheljen fan poeier út PBF-harsstrukturen kin tiidslinend wêze. Bedriuwen lykas DyeMansion en PostProcess Technologies bouwe neiferwurkingssystemen om poeier automatysk te ferwiderjen. In protte ûnderdielen foar tafoeging kinne yn in systeem laden wurde dat it medium omkeart en útstjit om oerstallich poeier te ferwiderjen. HP hat in eigen systeem dat nei alle gedachten poeier yn 20 minuten út 'e boukeamer fan' e Jet Fusion 5200 ferwiderje kin. It systeem bewarret net-smelten poeier yn in aparte kontener foar werbrûk of recycling foar oare tapassingen.
Bedriuwen kinne profitearje fan automatisearring as it tapast wurde kin op de measte neiferwurkingstappen. DyeMansion biedt systemen foar it fuortheljen fan poeier, oerflaktarieding en skilderjen. It PowerFuse S-systeem laadt de ûnderdielen, stoomt de glêde ûnderdielen en ûntslacht se. It bedriuw leveret in roestfrij stielen rek foar it ophingjen fan ûnderdielen, wat mei de hân dien wurdt. It PowerFuse S-systeem kin in oerflak produsearje dat fergelykber is mei in ynjeksjefoarm.
De grutste útdaging foar de yndustry is it begripen fan 'e echte kânsen dy't automatisearring te bieden hat. As der in miljoen polymeerûnderdielen makke wurde moatte, kinne tradisjonele giet- of foarmjouwingsprosessen de bêste oplossing wêze, hoewol dit ôfhinklik is fan it ûnderdiel. AM is faak beskikber foar de earste produksjerun yn arkproduksje en testen. Troch automatisearre neiferwurking kinne tûzenen ûnderdielen betrouber en reprodusearber produsearre wurde mei AM, mar it is ûnderdielspesifyk en kin in oanpaste oplossing fereaskje.
AM hat neat te krijen mei yndustry. In protte organisaasjes presintearje nijsgjirrige ûndersyks- en ûntwikkelingsresultaten dy't kinne liede ta it goed funksjonearjen fan produkten en tsjinsten. Yn 'e loftfeartsektor produseart Relativity Space ien fan 'e grutste systemen foar metaaltafoeging mei gebrûk fan eigen DED-technology, dy't it bedriuw hopet brûkt te wurden om it grutste part fan har raketten te produsearjen. Harren Terran 1-raket kin in lading fan 1.250 kg nei in lege baan om 'e ierde bringe. Relativity is fan plan om midden 2022 in testraket te lansearjen en is al dwaande mei it plannen fan in gruttere, werbrûkbere raket mei de namme Terran R.
De Terran 1- en R-raketten fan Relativity Space binne in ynnovative manier om opnij foar te stellen hoe't takomstige romtefeart der útsjen kin. Untwerp en optimalisaasje foar additive manufacturing hawwe belangstelling foar dizze ûntwikkeling wekke. It bedriuw beweart dat dizze metoade it oantal ûnderdielen mei 100 kear ferminderet yn ferliking mei tradisjonele raketten. It bedriuw beweart ek dat it binnen 60 dagen raketten út grûnstoffen produsearje kin. Dit is in geweldich foarbyld fan it kombinearjen fan in protte ûnderdielen yn ien en it sterk ferienfâldigjen fan 'e leveringsketen.
Yn 'e toskedoktersektor wurdt additive manufacturing brûkt om kronen, brêgen, sjirurgyske boarsjabloanen, dielprothesen en aligners te meitsjen. Align Technology en SmileDirectClub brûke 3D-printsjen om ûnderdielen te produsearjen foar thermoformearjende dúdlike plestik aligners. Align Technology, fabrikant fan produkten fan it merk Invisalign, brûkt in protte fan 'e fotopolymerisaasjesystemen yn 3D Systems-baden. Yn 2021 sei it bedriuw dat it mear as 10 miljoen pasjinten behannele hie sûnt it yn 1998 FDA-goedkarring krige. As de behanneling fan in typyske pasjint út 10 aligners bestiet, wat in lege skatting is, hat it bedriuw 100 miljoen of mear AM-ûnderdielen produsearre. FRP-ûnderdielen binne lestich te recyclearjen, om't se thermoset binne. SmileDirectClub brûkt it HP Multi Jet Fusion (MJF)-systeem om termoplastyske ûnderdielen te produsearjen dy't kinne wurde recyclearre foar oare tapassingen.
Histoarysk sjoen hat VPP gjin tinne, transparante ûnderdielen mei sterkte-eigenskippen produsearje kinnen foar gebrûk as ortodontyske apparaten. Yn 2021 hawwe LuxCreo en Graphy in mooglike oplossing útbrocht. Fan febrewaris ôf hat Graphy FDA-goedkarring foar direkt 3D-printsjen fan toskedoktersapparaten. As jo ​​se direkt printsje, wurdt it end-to-end-proses beskôge as koarter, makliker en potinsjeel minder kostber.
In iere ûntwikkeling dy't in soad media-oandacht krige wie it gebrûk fan 3D-printsjen foar grutskalige bou-tapassingen lykas húsfesting. Faak wurde de muorren fan it hûs printe troch ekstruzje. Alle oare dielen fan it hûs waarden makke mei tradisjonele metoaden en materialen, ynklusyf flierren, plafonds, dakken, treppen, doarren, finsters, apparaten, kasten en oanrjochtblêden. 3D-printe muorren kinne de kosten ferheegje foar it ynstallearjen fan elektrisiteit, ferljochting, loodgieterswurk, kanaalwurk en fentilaasje foar ferwaarming en airconditioning. It ôfmeitsjen fan it ynterieur en eksterieur fan in betonnen muorre is dreger as mei in tradisjoneel muorre-ûntwerp. It modernisearjen fan in hûs mei 3D-printe muorren is ek in wichtige oerweging.
Undersykers fan it Oak Ridge National Laboratory bestudearje hoe't enerzjy opslein wurde kin yn 3D-printe muorren. Troch pipen yn 'e muorre te setten tidens de bou, kin wetter der trochhinne streame foar ferwaarming en koeling. Dit R&D-projekt is nijsgjirrich en ynnovatyf, mar it is noch yn in ier stadium fan ûntwikkeling. Dit R&D-projekt is nijsgjirrich en ynnovatyf, mar it is noch yn in ier stadium fan ûntwikkeling.Dit ûndersyksprojekt is nijsgjirrich en ynnovatyf, mar it is noch yn 'e iere stadia fan ûntwikkeling.Dit ûndersyksprojekt is nijsgjirrich en ynnovatyf, mar noch yn 'e iere stadia fan ûntwikkeling.
De measten fan ús binne noch net bekend mei de ekonomyske aspekten fan it 3D-printsjen fan bouûnderdielen of oare grutte objekten. De technology is brûkt om guon brêgen, sinneskermen, parkbanken en dekorative eleminten foar gebouwen en de bûtenomjouwing te produsearjen. Der wurdt leaud dat de foardielen fan additive manufacturing op lytse skaal (fan in pear sintimeter oant ferskate meters) jilde foar 3D-printsjen op grutte skaal. De wichtichste foardielen fan it brûken fan additive manufacturing omfetsje it meitsjen fan komplekse foarmen en funksjes, it ferminderjen fan it oantal ûnderdielen, it ferminderjen fan materiaal en gewicht, en it ferheegjen fan de produktiviteit. As AM gjin wearde tafoeget, moat de brûkberens derfan yn twifel lutsen wurde.
Yn oktober 2021 naam Stratasys it oerbleaune belang fan 55% yn Xaar 3D oer, in dochterûndernimming fan 'e Britske fabrikant fan yndustriële inkjetprinters Xaar. De polymeer PBF-technology fan Stratasys, neamd Selective Absorbion Fusion, is basearre op Xaar-inkjetprintkoppen. De Stratasys H350-masine konkurrearret mei it HP MJF-systeem.
It keapjen fan Desktop Metal wie yndrukwekkend. Yn febrewaris 2021 naam it bedriuw Envisiontec oer, in lange tiid fabrikant fan yndustriële additive manufacturingsystemen. Yn maaie 2021 naam it bedriuw Adaptive3D oer, in ûntwikkelder fan fleksibele VPP-polymers. Yn july 2021 naam Desktop Metal Aerosint oer, in ûntwikkelder fan multi-materiaal poedercoating-recoatingprosessen. De grutste oanwinst kaam yn augustus doe't Desktop Metal konkurrint ExOne kocht foar $575 miljoen.
De oernimming fan ExOne troch Desktop Metal bringt twa ferneamde fabrikanten fan metalen BJT-systemen byinoar. Yn 't algemien hat de technology noch net it nivo berikt dat in protte leauwe. Bedriuwen bliuwe problemen oanpakke lykas werhelberens, betrouberens en it begripen fan 'e woartel fan problemen as se ûntsteane. Sels as de problemen oplost wurde, is der noch romte foar de technology om gruttere merken te berikken. Yn july 2021 sei 3DEO, in tsjinstferliener dy't in eigen 3D-printsysteem brûkt, dat it ien miljoenste oan klanten ferstjoerd hie.
Software- en cloudplatfoarmûntwikkelders hawwe in wichtige groei sjoen yn 'e additive manufacturing-yndustry. Dit jildt foaral foar prestaasjebehearsystemen (MES) dy't de AM-weardeketen folgje. 3D Systems gie yn septimber 2021 akkoard om Oqton oer te nimmen foar $180 miljoen. Oprjochte yn 2017, leveret Oqton cloud-basearre oplossingen om workflow en AM-effisjinsje te ferbetterjen. Materialize naam Link3D oer yn novimber 2021 foar $33,5 miljoen. Lykas Oqton folget it cloudplatfoarm fan Link3D wurk en ferienfâldiget de AM-workflow.
Ien fan 'e lêste oanwinsten yn 2021 is de oanwinst fan Wohlers Associates troch ASTM International. Tegearre wurkje se oan it brûken fan it merk Wohlers om de bredere oannimmen fan AM wrâldwiid te stypjen. Troch it ASTM AM Center of Excellence sil Wohlers Associates trochgean mei it produsearjen fan Wohlers-rapporten en oare publikaasjes, en ek advystsjinsten, merkanalyse en training leverje.
De additive manufacturing-yndustry is folwoeksener wurden en in protte yndustryen brûke de technology foar in breed skala oan tapassingen. Mar 3D-printsjen sil de measte oare foarmen fan produksje net ferfange. Ynstee dêrfan wurdt it brûkt om nije soarten produkten en bedriuwsmodellen te meitsjen. Organisaasjes brûke AM om it gewicht fan ûnderdielen te ferminderjen, leadtiden en arkkosten te ferminderjen, en produktpersonalisaasje en prestaasjes te ferbetterjen. De additive manufacturing-yndustry wurdt ferwachte syn groeitrajekt troch te setten mei nije bedriuwen, produkten, tsjinsten, tapassingen en gebrûksgefallen dy't ûntsteane, faak mei halsbrekkende snelheid.