Аддитивна технологія: описание, визначення, особливості! Застосування та відгуки. Адітівні технології в промісловості

Технологія 3D-друку з`явилася в 1986 году, коли компанія 3D Systems розроб перший Спеціальний принтер - машину для стереолітографії, яка Знайшла! Застосування в оборонній промісловості. Перші апарати були Вкрай дорогими, а вибір матеріалу для создания моделей БУВ обмеження. Бурхливий розвиток трівімірної друку Почалося з розвитку технологій проектування (CAD), розрахунків та моделювання (CAE) и механічної ОБРОБКИ (CAM). І сегодня складно найти галузь виробництва, де б НЕ застосовуваліся 3D-принтери: з їх помощью виготовляють деталі літаків, космічніх апаратів, підводніх човнів, інструменти, протезів и імплантаті, ювелірні вироби та ін. Перспектива очевидна - адитивна технологія найближче годиною стані пріорітетною технологією машинобудування.

Провідні країни світу активно включаються в 3D-гонку. Так, в 2012 р в Янгстоуне, Огайо, Відкрився Національний інноваційний інститут адитивного виробництва NAMII - перший центр адитивності технологій з п`ятнадцяти створюваніх в США. Машинний парк інституту Вже налічує 10 адитивності машин, три з якіх є найсучаснішімі машинами для создания металевих деталей.

Термінологія і класифікація

Суть адитивності технологій Полягає в з`єднанні матеріалів для создания об`єктів з Даних 3D-моделі куля за кулею. Цім смороду відрізняються від звичайний субтрактівніх технологій виробництва, что ма ють на увазі механічну обробка - відалення Речовини з заготовки.

Адітівні технології класіфікують:

з вікорістовуваніх матеріалів (рідкім, сипучих, полімернім, металлопорошкових);
за наявністю лазера;
за способом фіксування кулі побудова (тепловий Вплив, опромінення ультрафіолетом або бачимо світлом, сполучною складом);
за способом Утворення кулі.

Є два способи формирование кулі. Перший Полягає в тому, что спочатку насіпають на платформу Порошковий матеріал, розподіляють его роликом або ножем для создания Рівного кулі матеріалу заданої товщина. Відбувається селективна обробка порошку лазером або іншім способом з`єднання частінок порошку (плавкої або Склеювання) согласно з потокової перетин CAD-моделі. Площинах побудова незмінна, а частина порошку залішається незайманою. Цей способ назівають селективним синтезом, а такоже селективним лазерним спіканням, если інструментом з`єднання є лазер. Другий способ Полягає в безпосередно осадженні матеріалу в точку Підведення ЕНЕРГІЇ.

Організація ASTM, что займається розробка галузевих стандартів, розділяє 3D-адітівні технології на 7 категорій.

Відавлювання матеріалу. В точку побудова по підігрітому Екструдер подається пастоподібній материал, что представляет собою суміш сполучного и металева порошку. Побудовали сира модель поміщається в піч для того, щоб ВИДАЛИТИ сполучна и Спекта порошок - так само, як це відбувається в традіційніх технологіях. Ця аддитивная технологія реалізована під марками MJS (Multiphase Jet Solidification, багатофазні затвердіння струменить), FDM (Fused Deposition Modeling, моделювання методом пошарового наплавления), FFF (Fused Filament Fabrication, виробництво способом наплавлення ниток).
Розбрізкування матеріалу. Например, в технології Polyjet віск або фотополімер по Багатоструменеві голівці подається в точку побудова. Ця аддитивная технологія такоже назівається Multi jetting Material.
Розбрізкування сполучного. До них відносяться струменеві Ink-Jet-технології впорскування в зону побудова не модельна матеріалу, а сполучного реагента (технологія адитивного виробництва ExOne).
З`єднання листових матеріалів. Будівельний матеріал представляет собою полімерну плівку, металеву фольгу, Аркуші паперу и ін. Вікорістовується, например, в технології ультразвукового адитивного виробництва Fabrisonic. Тонкі пластини з металу зварюються ультразвуком, после чего надлишком металу відаляються фрезеруванням. Аддитивна технологія тут застосовується в поєднанні з субстрактівной.
Фотополімерізація у ванні. Технологія вікорістовує рідкі модельні матеріали - фотополімерні смоли. Прикладом могут служити SLA-технологія компании 3D Systems и DLP-технологія компаний Envisiontec, Digital Light Procession.
Плавка матеріалу в заздалегідь сформованому шарі. Вікорістовується в SLS-технологіях, что Використовують як джерела енергії лазер або термоголовку (SHS компании Blueprinter).
Пряме Підведення ЕНЕРГІЇ в місце побудова. Матеріал и енергія для его плавлення надходять в точку побудова одночасно. В якості РОбочий органу вікорістовується головка, оснащена системою Підведення ЕНЕРГІЇ и матеріалу. Енергія Надходить у виде сконцентрованості пучка електронів (Sciaky) або променя лазера (POM, Optomec,). Іноді головка встановлюється на «руці» робота.

Ця класифікація набагато более говорити про тонкощі адитивності технологій, чем попередні.

Сфера! застосування

Ринок адитивності технологій в дінаміці розвитку віпереджає інші Галузі виробництва. Его Середнє щорічне зростання оцінюється в 27% І, за оцінкою компании IDC, до 2019 р складі 26,7 млрд долларов США в порівнянні з 11 млрд в 2015 р

Однако АТ-ринку ще Належить Розкрити невикористаних Потенціал в сфере виробництва товарів широкого споживання. До 10% коштів компаний від вартості виробництва товару вітрачається на его прототипирование. І много компаний Вже зайнять Сейчас сегмент Сайти Вся. Альо інші 90% йдут у виробництво, тому создания Додатків для Швидкого виготовлення товарів стані Основним напрямком розвитку цієї Галузі в Майбутнього.

У 2014 р частко Швидкого прототипування на Сайти Вся адитивності технологій хоча и зменшіть, Залишайся найбільшою - 35%, частко Швидкого виробництва росла и досягла 31%, частко в створенні ІНСТРУМЕНТІВ Залишайся залиша на Рівні 25%, решта припадала на дослідження и освіту.

За галузь економіки! Застосування АТ-технологій розподілілося так:

21% - виробництво СПОЖИВЧИХ товарів и електроніки;
20% - автомобілебудування;
15% - медицина, включаючі стоматологію;
12% - авіабудування и космічна галузь виробництва;
11% - виробництво ЗАСОБІВ виробництва;
8% - військова техніка;
8% - освіту;
3% - будівництво.

Любителі и професіонали

Ринок АТ-технологій розділяється на аматорського и професійний. Любительський ринок Включає 3D-принтери и їх обслуговування, Пожалуйста Включає сервіс, витратні матеріали, програмне забезпечення, и розрахованій на окремий ентузіастів, сферу освіти и візуалізацію Ідей и полегшення комунікації на початковій Стадії розвитку нового бізнесу.

Професійні 3D-принтери дорогі и підходять для розширеного відтворення. У них велика зона побудова, продуктивність, точність, Надійність, розшірено асортимент модельних матеріалів. ЦІ машини на порядок складніше и вімагають Освоєння особливо навічок роботи з самими прилаштувати, з модельним матеріалами и програмне забезпечення. Як правило, оператором професійної машини становится фахівець з адитивною технологій з віщою технічною освітою.

Адітівні технології в 2015 году

Согласно зі Звітом Wohlers Report 2015 року, з 1988 по 2014 року в мире Було встановлен 79 602 промислових 3D-принтера. При цьом 38,1% прістроїв вартістю прежде 5 тис. Долларов США пріпадає на США, 9,3% - на Японію, 9,2% - на Китай, и 8,7% - на Німеччіну. Решта стран світу знаходяться в значному відріві від лідерів. З 2007 по 2014 річний ОБСЯГИ продажів настільніх принтерів віріс з 66 до 139 584 прістроїв. У 2014 р 91,6% продажів припадає на Настільні 3D-принтери и 8,4% - на промислові установки адитивного виробництва, прибуток від якіх, однак, склалось 86,6% від загально ОБСЯГИ, або 1,12 млрд долларов США в абсолютному віраженні. Настільні машини задовольняліся 173,2 млн долларов США и 13,4%. З 2016 року очікується зростання продажів до 7,3 млрд долларов США, в 2018 р - 12,7 млрд, в 2020 году ринок досягнено 21,2 млрд долларов.

Согласно Wohlers, FDM-технологія превалює, нараховуючі около 300 брендів по всьому світу, Щодня поповнюючісь новімі модіфікаціямі. Деякі з них продаються только локально, тому очень складно, если Взагалі можливо, найти інформацію про Кількість брендів, что віпускаються 3D-принтерів. З упевненістю можна Сказати, что їх Кількість на Сайти Вся збільшується з шкірних днем. Спостерігається велика Різноманітність в розмірах и застосовуваного технологіях. Например, берлінська компанія BigRep віробляє Величезне FDM-принтер під назв BigRep ONE.2 за ціною 36 тис. Євро, здатно друкувати об`єкти розміром до 900 х +1055 х 1100 мм з дозволила 100-1000 Мікрон, двома Екструдер и можлівістю використовуват Різні матеріали.

Промисловість - за

Авіаційна промисловість посил інвестує в аддитивное виробництво. ! Застосування адитивно технологій дозволити знізіті витрати матеріалів, что вітрачаються на виготовлення деталей, в 10 разів. Очікується, что компанія GE Aviation буде щорічно друкувати 40 тис. Форсунок. А компанія Airbus до 2018 р собирается друкувати до 30 т деталей щомісяця. Компанія отмечает Значний прогрес у характеристиках Вироблення таким способом деталей в порівнянні з традіційнім. Виявило, что кронштейн, Який БУВ розрахованій на 2,3 т НАВАНТАЖЕННЯ, в дійсності может вітрімуваті НАВАНТАЖЕННЯ до 14 т при зніженні его ваги вдвічі. Кроме того, компанія друкує деталі з алюмінієвого листа и паливні коннектор. У літаках Airbus налічується 60 тис. Частин, надрукованіх на 3D-принтерах Fortus компании Stratasys. Інші компании авіакосмічної индустрии такоже Використовують технології адитивного виробництва. Серед них: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce и SpaceX.

Цифрові адітівні технології Вже Використовують у ВИРОБНИЦТВІ різноманітніх СПОЖИВЧИХ товарів. Компанія Materialise, что надає послуги адитивного виробництва, співпрацює з компанією Hoet Eyeware у віготовленні окулярів для корекції зору и Сонячних окулярів. 3D-моделі Надаються безліччю Сонячно сервісів. Тільки компании 3D Warehouse и Sketchup предлагают 2,7 млн зразків. Чи не залішається осторонь и індустрія моди. RS Print вікорістовує систему, что вімірює Тиск підошві, для друку індівідуальніх устілок. Дизайнери експеріментують з бікіні, взуттям та сукна.

швидке прототипування

Під Швидкого прототипування розуміють создания прототипу вироби за максимально короткий срок. Воно входити до числа основних ЗАСТОСУВАННЯ технологій адитивного виробництва. Прототип - це прообраз вироби, необхідній для оптімізації форми деталі, ОЦІНКИ ее ергономікі, Перевірки возможности складання и правільності компонувальніх РІШЕНЬ. Ось чому СКОРОЧЕННЯ терміну виготовлення деталі дозволяє значний скоротіті годину розробки. Такоже прототип может буті моделлю, прізначеної для проведення аеро- и гідродінамічніх випробувань або Перевірки функціональності деталей корпусу побутової та медичної техніки. Много прототіпів створюється як пошуково дизайнерських моделей з нюансами в конфігурації, кольоровій гамі розмальовки та т. Д. Для Швидкого прототипування Використовують недорогі 3D-принтери.

швидке виробництво

Адітівні технології в промісловості ма ють Великі перспективи. Малосерійне виробництво виробів зі складаний геометрією и зі спеціфічніх матеріалів Поширення в суднобудуванні, Енергетичному машинобудуванні, відновної хірургії и дентальної медицині, аерокосмічної промісловості. Безпосереднє вирощування виробів з металу тут мотивовано Економічною доцільністю, так як цею способ виробництва оказался Менш витратності. З Використання адитивно технологій віробляють робочі органи турбін и валів, імпланті и ендопротезів, запасні частини для автомобілів и літаків.

Розвитку Швидкого виробництва спріяло и Значне Розширення числа доступних металлопорошкових матеріалів. Если у 2000 роках налічувалося 5-6 відів порошків, то зараз Пропонується широка номенклатура, что обчіслюється десятками композіцій від конструкційніх сталей до дорогоцінніх металів и жароміцніх сталева.

Перспектівні и адітівні технології в машинобудуванні, де їх можна використовуват при віготовленні ІНСТРУМЕНТІВ іпріспособленій для серійного виробництва - вставок для термопласт-автоматів, прес-форм, шаблонів.

Ultimaker 2 - кращий 3D-принтер 2016 року

На мнение журналу CHIP, Який провів тестування и порівняв характеристики побутових 3D-принтерів, краща принтерами 2016 року є моделі Ultimaker 2 компании Ultimaker, Reniforce RF1000 компании Conrad и Replicator Desktop 3D Printer компании MakerBot.

Ultimaker 2+ в его поліпшеною моделі вікорістовує технологію моделювання методом наплавлення. 3D-принтер відрізняється найменша товщина шару, что дорівнює 0,02 мм, невеликим часом розрахунку, низька вартістю друку (2600 руб за 1 кг матеріалу). Основні характеристики:

розмір РОБОЧОЇ камери - 223 х 223 х 305 мм;
вага - 12,3 кг;
розмір головки - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 мм;
температура головки - 180-260 ° C;
Дозвіл кулі - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 Мікрон;
ШВИДКІСТЬ друку - 8-24 мм³/ С;
точність XYZ - 12,5-12,55 Мікрон;
материал - PLA, ABS, CPE діаметром 2,85 мм;
програмне забезпечення - Cura;
підтрімувані типи файлів - STL, OBJ, AMF;
споживай Потужність - 221 Вт;
ціна - 1 895 євро базова модель і 2 495 євро розшірена.

За відгукамі покупців, принтер легкий в установці и вікорістанні. Відзначають скроню роздільну здатність, саморегулирующееся ложе, велика Різноманітність вікорістовуваного матеріалу, использование відкритого програмного забезпечення. До недоліків принтера відносять відкріту конструкцію принтера, яка может привести до опіку гарячим матеріалом.

LulzBot Mini 3D Printer

В огляді журналу PC Magazine Ultimaker 2 і Replicator Desktop 3D Printer такоже увійшлі в трійку кращих, но тут на Першому місці опинивсь принтер LulzBot Mini 3D Printer. Его Специфікації Такі:

розмір РОБОЧОЇ камери - 152 х 152 х 158 мм;
вага - 8,55 кг;
температура головки - 300 ° C;
товщина шару - 0,05-0,5 мм;
ШВИДКІСТЬ друку - 275 мм / с при вісоті кулі 0,18 мм;
материал - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, поліестер, нейлон, полікарбонат, PETG, PCTE, PC-ABS, и ін. діаметром 3 мм;
програмне забезпечення - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl и ін.;
Споживай Потужність - 300 Вт;
ціна - 1 250 долларов США.

Sciaky EBAM 300

Однією з кращих промислових машин адитивного виробництва є EBAM 300 компании Sciaky. Електронно-променева гармата завдає шари металу зі швідкістю до 9 кг на годину.

розмір РОБОЧОЇ камери - 5791 х 1219 х 1219 мм;
Тиск вакуумної камери - 1х10^-4 Тор;
Споживай Потужність - до 42 кВт при напрузі 60 кВ;
технологія - екструзія;
материал - титан и сплави титану, тантал, інконель, вольфрам, ніобій, нержавіюча сталь, алюміній, сталь, сплав МІДІ з нікелем (70/30 и 30/70);
максимальний ОБСЯГИ - 8605,2 л;
ціна - 250 тис. долларов США.

Адітівні технології в России

Машини промислового класу в России НЕ віпускаються. Поки только ведуться розробки в "Росатомі", Лазерному центрі МГТУ ім. Баумана, Університеті «Станкін», політехнічному Університеті Петербурга, Уральська федеральному Університеті. «Воронежсельіммаш», что віпускає навчально-побутові 3D-принтери «Альфа», розробляє промислову аддитивную установку.

Така ж ситуация и з витратності матеріалами. Лідером розробки порошків и порошкових композіцій в России є ВІАМ. Їм проводитися порошок для адитивно технологій, что вікорістовується при відновленні лопаток турбін, на замовлення пермського «авіадвігунів». Прогрес є и у Всеросійського інституту легких сталева (ВІЛС). Розробки ведуться різнімі інжінірінговімі центрами по всій Російській Федерации. "Ростех", Уральська відділення РАН, УрФУ ведуть свои розробки. Альо всі смороду НЕ здатні задовольніті даже Невеликий Попит в 20 т порошку в рік.

У зв`язку з ЦІМ уряд доручили Міносвіти, Мінекономрозвитку, Мінпромторгу, Мінкомзв`язку, РАН, Фано, "Роскосмосу", "Росатому", "Росстандарту", Інстітутам розвитку создать узгодженням програму розробок и ДОСЛІДЖЕНЬ. Для цього Пропонується віділіті додаткові Бюджетні асігнування, а такоже Розглянуто возможности співфінансування за рахунок коштів ФНБ и других джерел. Рекомендовано підтріматі Нові виробничі технології, в т. Ч Адітівні, РВК, "Роснано", Фонду «Сколково», експортного агентству "Ексар", "Зовнішекономбанку". Такоже уряд в особі Мінпромторгу підготує розділ государственной програми з розвитку и підвіщенню конкурентоспроможності промісловості.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!