Адитивното производство, познато и како 3D печатење, продолжува да се развива речиси 35 години од неговата комерцијална употреба. Аерокосмичката, автомобилската, одбранбената, енергетската, транспортната, медицинската, стоматолошката и потрошувачката индустрија го користат адитивното производство за широк спектар на апликации.
Со толку широко распространето усвојување, јасно е дека адитивното производство не е универзално решение. Според терминолошкиот стандард ISO/ASTM 52900, речиси сите комерцијални системи за адитивно производство спаѓаат во една од седумте категории на процеси. Тие вклучуваат екструзија на материјал (MEX), фотополимеризација во бања (VPP), фузија во прашкаст слој (PBF), прскање на врзивно средство (BJT), прскање на материјал (MJT), насочено таложење на енергија (DED) и ламинација на листови (SHL). Тука тие се сортирани по популарност врз основа на продажбата на единици.
Сè поголем број професионалци од индустријата, вклучувајќи инженери и менаџери, учат кога адитивното производство може да помогне во подобрувањето на производот или процесот, а кога не. Историски гледано, главните иницијативи за имплементација на адитивното производство доаѓаат од инженери искусни со технологијата. Менаџментот гледа повеќе примери за тоа како адитивното производство може да ја подобри продуктивноста, да ги намали времето на испорака и да создаде нови деловни можности. Адитивното производство нема да ги замени повеќето традиционални форми на производство, туку ќе стане дел од арсеналот на претприемачот за развој на производи и производствени капацитети.
Адитивното производство има широк спектар на апликации, од микрофлуидика до градежништво на големи размери. Придобивките од адитивното производство варираат во зависност од индустријата, примената и потребните перформанси. Организациите мора да имаат добри причини за имплементација на адитивното производство, без оглед на случајот на употреба. Најчести се концептуално моделирање, верификација на дизајнот и верификација на соодветноста и функционалноста. Сè повеќе компании го користат за креирање алатки и апликации за масовно производство, вклучително и развој на производи по нарачка.
За воздухопловните апликации, тежината е главен фактор. Според Центарот за вселенски летови Маршал на НАСА, чини околу 10.000 долари за да се постави товар од 0,45 кг во Земјината орбита. Намалувањето на тежината на сателитите може да заштеди на трошоците за лансирање. Приложената слика прикажува метален AM дел од Swissto12 кој комбинира неколку брановоди во еден дел. Со AM, тежината е намалена на помалку од 0,08 кг.
Адитивното производство се користи низ целиот вредносен синџир во енергетската индустрија. За некои компании, деловниот аргумент за користење на адитивно производство е брзо да се итерираат проектите за да се создаде најдобриот можен производ во најкраток временски период. Во нафтената и гасната индустрија, оштетените делови или склопови можат да чинат илјадници долари или повеќе во изгубена продуктивност на час. Користењето на адитивно производство за враќање на операциите може да биде особено привлечно.
Големиот производител на DED системи MX3D издаде прототип на алатка за поправка на цевки. Оштетен цевковод може да чини помеѓу 100.000 и 1.000.000 евра (113.157-1.131.570 долари) дневно, според компанијата. Прицврстувачот прикажан на следната страница користи CNC дел како рамка и користи DED за заварување на обемот на цевката. AM обезбедува високи стапки на таложење со минимален отпад, додека CNC ја обезбедува потребната прецизност.
Во 2021 година, на нафтена платформа TotalEnergies во Северното Море беше инсталирано 3D печатено куќиште за вода. Водните обвивки се клучен елемент што се користи за контрола на обновувањето на јаглеводородите во бунарите во изградба. Во овој случај, придобивките од користењето на адитивно производство се намалени времиња на испорака и намалени емисии за 45% во споредба со традиционалните ковани водни обвивки.
Друга деловна можност за адитивно производство е намалувањето на скапите алатки. „Фоун Скоуп“ разви дигископски адаптери за уреди што ја поврзуваат камерата на вашиот телефон со телескоп или микроскоп. Секоја година се издаваат нови телефони, што бара од компаниите да издадат нова линија адаптери. Со користење на адитивно производство, компанијата може да заштеди пари на скапи алатки што треба да се заменат кога ќе се издадат нови телефони.
Како и со секој процес или технологија, адитивното производство не треба да се користи бидејќи се смета за ново или различно. Ова е за подобрување на развојот на производи и/или производствените процеси. Треба да додаде вредност. Примери за други деловни случаи вклучуваат производи по нарачка и масовно прилагодување, комплексна функционалност, интегрирани делови, помалку материјал и тежина и подобрени перформанси.
За да го оствари својот потенцијал за раст, потребно е да се решат предизвиците. За повеќето производствени апликации, процесот мора да биде сигурен и репродуциран. Последователните методи за автоматизирање на отстранувањето на материјалот од деловите и потпорите и пост-обработката ќе помогнат. Автоматизацијата, исто така, ја зголемува продуктивноста и ги намалува трошоците по дел.
Една од областите од најголем интерес е автоматизацијата на пост-обработката, како што се отстранување на прав и доработка. Со автоматизирање на процесот на масовно производство на апликации, истата технологија може да се повтори илјадници пати. Проблемот е што специфичните методи на автоматизација можат да варираат во зависност од видот на делот, големината, материјалот и процесот. На пример, пост-обработката на автоматизирани забни коронки е многу различна од обработката на делови од ракетни мотори, иако и двете можат да бидат направени од метал.
Бидејќи деловите се оптимизирани за AM, често се додаваат понапредни функции и внатрешни канали. За PBF, главната цел е да се отстрани 100% од правот. Solukon произведува системи за автоматско отстранување на прав. Компанијата разви технологија наречена Smart Powder Recovery (SRP) која ротира и вибрира метални делови кои сè уште се прикачени на плочата за градење. Ротацијата и вибрациите се контролирани од CAD моделот на делот. Со прецизно движење и тресење на деловите, заробениот прав тече речиси како течност. Оваа автоматизација ја намалува рачната работа и може да ја подобри сигурноста и репродуктивноста на отстранувањето на прав.
Проблемите и ограничувањата на рачното отстранување на прав можат да ја ограничат одржливоста на користењето на метален прав за масовно производство, дури и во мали количини. Системите за отстранување на метален прав „Солукон“ можат да работат во инертна атмосфера и да собираат неискористен прав за повторна употреба во машините за метален прав. „Солукон“ спроведе анкета на клиенти и објави студија во декември 2021 година, покажувајќи дека двете најголеми загрижености се здравјето при работа и репродуктивноста.
Рачното отстранување на прав од структурите на PBF смола може да одземе многу време. Компании како DyeMansion и PostProcess Technologies градат системи за пост-обработка за автоматско отстранување на прав. Многу делови за адитивно производство можат да се вчитаат во систем кој го инвертира и исфрла медиумот за да се отстрани вишокот прав. HP има свој систем за кој се вели дека го отстранува правот од комората за склопување на Jet Fusion 5200 за 20 минути. Системот го складира нерастопениот прав во посебен сад за повторна употреба или рециклирање за други апликации.
Компаниите можат да имаат корист од автоматизацијата ако таа може да се примени во повеќето чекори на пост-обработка. DyeMansion нуди системи за отстранување на прав, подготовка на површини и боење. Системот PowerFuse S ги вчитува деловите, ги пари мазните делови и ги истоварува. Компанијата обезбедува решетка од не'рѓосувачки челик за закачување делови, што се прави рачно. Системот PowerFuse S може да произведе површина слична на калап за вбризгување.
Најголемиот предизвик со кој се соочува индустријата е разбирањето на реалните можности што ги нуди автоматизацијата. Доколку треба да се направат милион полимерни делови, традиционалните процеси на леење или обликување може да бидат најдоброто решение, иако тоа зависи од делот. АМ често е достапен за првото производство во производството и тестирањето на алатки. Преку автоматизирана пост-обработка, илјадници делови можат да се произведат сигурно и репродуктивно со користење на АМ, но тој е специфичен за деловите и може да бара прилагодено решение.
AM нема никаква врска со индустријата. Многу организации презентираат интересни резултати од истражувањето и развојот што можат да доведат до правилно функционирање на производите и услугите. Во воздухопловната индустрија, Relativity Space произведува еден од најголемите системи за производство на метални адитиви користејќи сопствена DED технологија, за која компанијата се надева дека ќе се користи за производство на поголемиот дел од нејзините ракети. Нејзината ракета Terran 1 може да испорача товар од 1.250 кг во ниската Земјина орбита. Relativity планира да лансира тест ракета во средината на 2022 година и веќе планира поголема, повеќекратно употреблива ракета наречена Terran R.
Ракетите „Теран 1“ и „Р“ на „Релативити Спејс“ се иновативен начин да се преосмисли како би можеле да изгледаат идните вселенски летови. Дизајнот и оптимизацијата за адитивно производство предизвикаа интерес за овој развој. Компанијата тврди дека овој метод го намалува бројот на делови за 100 пати во споредба со традиционалните ракети. Компанијата, исто така, тврди дека може да произведува ракети од суровини во рок од 60 дена. Ова е одличен пример за комбинирање на многу делови во еден и значително поедноставување на синџирот на снабдување.
Во стоматолошката индустрија, адитивното производство се користи за производство на коронки, мостови, шаблони за хируршко дупчење, парцијални протези и алајнери. Align Technology и SmileDirectClub користат 3D печатење за производство на делови за термоформирање на проѕирни пластични алајнери. Align Technology, производител на производи со брендот Invisalign, користи многу од системите за фотополимеризација во кадите 3D Systems. Во 2021 година, компанијата соопшти дека лекувала над 10 милиони пациенти откако добила одобрение од FDA во 1998 година. Ако третманот на типичен пациент се состои од 10 алајнери, што е ниска проценка, компанијата произведела 100 милиони или повеќе AM делови. FRP деловите тешко се рециклираат бидејќи се термореактивни. SmileDirectClub го користи системот HP Multi Jet Fusion (MJF) за производство на термопластични делови што можат да се рециклираат за други апликации.
Историски гледано, VPP не можеше да произведува тенки, транспарентни делови со цврсти својства за употреба како ортодонтски апарати. Во 2021 година, LuxCreo и Graphy објавија можно решение. Од февруари, Graphy има одобрение од FDA за директно 3D печатење на стоматолошки апарати. Ако ги печатите директно, процесот од почеток до крај се смета за пократок, полесен и потенцијално поевтин.
Ран развој кој доби големо медиумско внимание беше употребата на 3D печатење за големи градежни апликации како што е домувањето. Ѕидовите на куќата често се печатат со екструзија. Сите други делови од куќата се направени со употреба на традиционални методи и материјали, вклучувајќи подови, тавани, покриви, скали, врати, прозорци, апарати за домаќинство, ормари и работни плочи. Ѕидовите со 3D печатење можат да ги зголемат трошоците за инсталирање електрична енергија, осветлување, водовод, канали и вентилации за греење и климатизација. Завршувањето на ентериерот и екстериерот на бетонски ѕид е потешко отколку со традиционален дизајн на ѕидови. Модернизацијата на домот со 3D печатени ѕидови е исто така важен фактор.
Истражувачите во Националната лабораторија Оук Риџ проучуваат како да складираат енергија во 3Д печатени ѕидови. Со вметнување цевки во ѕидот за време на изградбата, водата може да тече низ него за греење и ладење. Овој проект за истражување и развој е интересен и иновативен, но сè уште е во рана фаза на развој. Овој проект за истражување и развој е интересен и иновативен, но сè уште е во рана фаза на развој.Овој истражувачки проект е интересен и иновативен, но сè уште е во рана фаза на развој.Овој истражувачки проект е интересен и иновативен, но сè уште е во рана фаза на развој.
Повеќето од нас сè уште не се запознаени со економијата на 3D печатењето на делови од згради или други големи предмети. Технологијата е користена за производство на некои мостови, тенди, клупи за паркови и декоративни елементи за згради и надворешна средина. Се верува дека предностите на адитивното производство во мали размери (од неколку сантиметри до неколку метри) се однесуваат и на 3D печатењето во големи размери. Главните придобивки од користењето на адитивното производство вклучуваат создавање сложени форми и карактеристики, намалување на бројот на делови, намалување на материјалот и тежината и зголемување на продуктивноста. Ако AM не додава вредност, неговата корисност треба да се доведе во прашање.
Во октомври 2021 година, Stratasys ги купи преостанатите 55% од акциите во Xaar 3D, подружница на британскиот производител на индустриски инк-џет печатачи Xaar. Технологијата на Stratasys за полимерни PBF, наречена Selective Absorbion Fusion, се базира на глави за инк-џет печатење Xaar. Машината Stratasys H350 се натпреварува со системот HP MJF.
Купувањето на Desktop Metal беше импресивно. Во февруари 2021 година, компанијата ја купи Envisiontec, долгогодишен производител на индустриски системи за адитивно производство. Во мај 2021 година, компанијата ја купи Adaptive3D, развивач на флексибилни VPP полимери. Во јули 2021 година, Desktop Metal ја купи Aerosint, развивач на процеси за повторно премачкување со прашкасто премачкување со повеќе материјали. Најголемото преземање се случи во август кога Desktop Metal го купи конкурентот ExOne за 575 милиони долари.
Аквизицијата на ExOne од страна на Desktop Metal ги спојува два реномирани производители на метални BJT системи. Генерално, технологијата сè уште не го достигнала нивото на кое многумина веруваат. Компаниите продолжуваат да се справуваат со прашања како што се повторување, сигурност и разбирање на основната причина за проблемите како што се појавуваат. Сепак, ако проблемите се решат, сè уште има простор технологијата да стигне до поголеми пазари. Во јули 2021 година, 3DEO, давател на услуги што користи сопствен систем за 3D печатење, изјави дека испорачал еден милионити примерок до клиентите.
Развивачите на софтвер и облачни платформи забележаа значителен раст во индустријата за адитивно производство. Ова е особено точно за системите за управување со перформанси (MES) кои го следат вредносниот синџир на AM. 3D Systems се согласи да го купи Oqton во септември 2021 година за 180 милиони долари. Основана во 2017 година, Oqton обезбедува решенија базирани на облак за подобрување на работниот тек и подобрување на ефикасноста на AM. Materialize го купи Link3D во ноември 2021 година за 33,5 милиони долари. Како и Oqton, облачната платформа на Link3D ја следи работата и го поедноставува работниот тек на AM.
Една од најновите аквизиции во 2021 година е аквизицијата на Wohlers Associates од страна на ASTM International. Заедно тие работат на искористување на брендот Wohlers за поддршка на поширокото усвојување на AM низ целиот свет. Преку Центарот за извонредност на ASTM AM, Wohlers Associates ќе продолжи да изготвува извештаи и други публикации на Wohlers, како и да обезбедува советодавни услуги, анализа на пазарот и обука.
Индустријата за адитивно производство е созреана и многу индустрии ја користат технологијата за широк спектар на апликации. Но, 3D печатењето нема да ги замени повеќето други форми на производство. Наместо тоа, се користи за создавање нови видови производи и бизнис модели. Организациите го користат 3D печатењето за да ја намалат тежината на деловите, да ги намалат времето на испорака и трошоците за алатки и да ја подобрат персонализацијата и перформансите на производите. Се очекува индустријата за адитивно производство да продолжи со својата траекторија на раст со појава на нови компании, производи, услуги, апликации и случаи на употреба, честопати со вртоглава брзина.