Addittiv Teknoloġija: deskrizzjoni, id-definizzjoni u l-applikazzjoni karatteristiċi klassifikazzjonijiet. teknoloġiji Addittiv fl-industrija

teknoloġija 3D-istampar ġiet introdotta fl-1986, meta l-kumpanija 3D Sistemi żviluppat l-ewwel istampatur speċjali - magna stereolithography, li huma użati ħafna fl-industrija tad-difiża. Il-magni ewwel kienu għaljin ħafna u l-għażla ta 'materjal għall-ħolqien ta' mudelli kien limitat. L-iżvilupp mgħaġġel ta 'l-istampar tridimensjonali bdiet bl-iżvilupp tat-teknoloġija tad-disinn (CAD), il-kalkoli u simulazzjoni (CAE) u magni (CAM). U llum huwa diffiċli li ssib żona tal-produzzjoni, li ma kienx użat 3D-printers :. Jużawhom biex jipproduċu partijiet ta 'ajruplani, vetturi spazjali, sottomarini, għodod, protesijiet u impjanti, dehbijiet, eċċ Il-prospett hija ovvja - teknoloġija addittiv fil-futur qarib ser tkun prijorità ta' teknoloġija inġinerija mekkanika .

Il-pajjiżi ewlenin tad-dinja huma involuti b'mod attiv fl-3D-tlielaq. Allura, fl-2012, Yangstoune, Ohio, fetaħ il-Nazzjonali Istitut Innovazzjoni manifattura addittiv NAMII - l-ewwel ċentru ta 'teknoloġiji addittiv ta' ħmistax prodotti fl-Istati Uniti. Magni park Istitut diġà għandha 10 ta 'magni addittiv, li tlieta minnhom huma l-magni l-iktar avvanzati biex joħolqu partijiet tal-metall.

Terminoloġija u klassifikazzjoni

L-essenza tat-teknoloġija addittiv huwa li jgħaqqad materjali biex joħolqu oġġetti tad-data minn saff 3D-mudell saff. Din hija differenti minn tekniki konvenzjonali ta 'manifattura li jitnaqqas jimplika magni - materjal tneħħija mill-biċċa tax-xogħol.

teknoloġija addittiv huwa kklassifikat:

• mill-materjali użati (likwidu, partikuli, polimeriċi, trab tal-metall);
• mill-preżenza tal-lejżer;
• bil-metodu tal-iffissar tal-kostruzzjoni saff (effett termali, irradjazzjoni ma ultravjola jew dawl viżibbli, il-kompożizzjoni binder);
• bil-metodu tal-formazzjoni tas-saff.

Hemm żewġ modi ta 'li jiffurmaw saff. L-ewwel hija li l-ewwel pjattaforma jitferra fuq il-materjal trab, huwa imqassam jew romblu sikkina biex joħolqu saħansitra saff ta 'ħxuna mixtieqa tal-materjal. Dan iseħħ selettiv ipproċessar ta 'trab bil-laser jew metodu ieħor ta' frak tat-trab tal kompost (tidwib jew inkullar) skont it-taqsima attwali ta 'CAD-mudelli. Kostruzzjoni Plane ma tinbidilx, u xi wħud mill-trab tibqa 'ntatta. Dan il-proċess jissejjaħ sintesi selettiv kif ukoll sinterizzazzjoni selettiva bil-laser, jekk kompost ta 'l-għodda huwa laser. It-tieni metodu jikkonsisti fil-depożizzjoni dirett tal-materjal fil-enerġija punt ġabra fil.

Organizzazzjoni ASTM, li jiżviluppa istandards għall-industrija, taqsam it-teknoloġija 3D addittiv 7 kategoriji.

1. Estrużjoni materjal. Fil-bini punt ta estrużur imsaħħan minn qabel mitmugħa l-materjal pejst, taħlita ta 'legaturi u trab tal-metall. mudell mhux raffinat Mibnija jitqiegħed fil-forn biex tneħħi l-binder u sinter trab - bl-istess mod kif jiġri fit-teknoloġiji tradizzjonali. Din it-teknoloġija addittiv hija implimentata taħt il-MJS trejdmarks (multifażi Jet solidifikazzjoni, ġett solidifikazzjoni multifażi), FDM (fused Deposizzjoni Immudellar, simulazzjoni bil fużjoni layerwise), FFF (Fabrication fused filament, metodu ta 'produzzjoni fużjoni filamenti).
2. Sprejjar materjal. Per eżempju, fil xama Polyjet jew teknoloġija fotopolimeru għall-ras multi-ġett hi applikata ma 'punt ta' kostruzzjoni. Din it-teknoloġija addittiv huwa wkoll imsejjaħ Multi jetting Materjal.
3. binder tbexxix. Dawn jinkludu ġett teknoloġija Ink Jet-injezzjoni fil-kostruzzjoni taż-żona ma mudell materjal, aġent binder (manifattura addittiv teknoloġija ExOne).
4. Kompost ta 'materjali tal-karta. materjal tal-bini huwa film polimeru, fojl tal-metall, karta u oħrajn. Huwa użat, per eżempju, fit-teknoloġija ultrasoniku addittiv Fabrisonic. pjanċi tal-metall Thin huma wweldjati flimkien bil-ultrasound, wara li metall żejjed jitneħħa minn tħin. teknoloġija addittiv użat flimkien ma 'jitnaqqas.
5. banju Photopolymerization. It-teknoloġija tuża materjali immudellar likwidi - reżina photopolymer. Eżempju huwa l-kumpannija SLA-teknoloġija 3D Sistemi u l-kumpanija Envisiontec DLP-teknoloġija, Diġitali Light Purċissjoni.
6. Tidwib ta 'materjal fil-saff pre-ffurmat. Użati fil-SLS-teknoloġija, bl-użu bħala sors ta 'lejżer' enerġija jew il-kap termali (kumpanija SHS Blueprinter).
7. dirett ta 'enerġija jingħaddu sal-post ta' kostruzzjoni. Materjal u enerġija mitmugħa lill punt tat-tidwib tiegħu fil-kostruzzjoni simultanjament. Il-korp huwa użat bħala kap tax-xogħol, mgħammra b'sistema għall-forniment ta 'enerġija u materjal. Enerġija taqa 'fil-forma ta' raġġ konċentrat ta 'elettroni (Sciaky) jew raġġ tal-lażer (POM, Optomec,). Xi kultant l-ras huwa mmuntat fuq il- "idejn" tal-robot.

Din il-klassifikazzjoni hija ħafna aktar taħdidiet dwar l-intricacies ta 'teknoloġiji addittiv minn dawk ta' qabel.

Oqsma ta 'applikazzjoni

addittiv suq tat-teknoloġija fil-dinamika ta 'żvilupp qabel il industriji oħrajn. tkabbir annwali medju tiegħu stmat għal 27%, skond l-kumpanija IDC jistma li sa 2019 se jammonta għal 26.7 biljun dollaru meta mqabbel ma '11-il biljun fl-2015

Madankollu, is-suq AT għad irid jiżvela l-potenzjal mhux sfruttat fil-produzzjoni ta 'oġġetti tal-konsumatur. Sa 10% tal-kumpaniji tal-valur tal-produzzjoni ta 'oġġetti kkunsmati fil prototipi tagħha. U ħafna kumpaniji diġà ħadu dan is-segment tas-suq. Iżda l-90% li jifdal tmur fil-produzzjoni, sabiex ħolqien ta 'applikazzjonijiet għall-manifattura rapidu ta' prodotti se jkunu l-direzzjoni prinċipali ta 'żvilupp ta' din l-industrija fil-futur.

Fl-2014, il-proporzjon ta 'teknoloġiji prototipi mgħaġġla fis-suq ta' addittiv għalkemm naqas, baqa l-ogħla - 35%, is-sehem tal-produzzjoni kibret malajr u laħqu sehem mis-31% fil-ħolqien ta 'għodod baqa baqa' 25%, il-bqija hi ġġustifikata mill-riċerka u l-edukazzjoni.

Skont is-setturi ekonomiċi, l-applikazzjonijiet AT-teknoloġija mqassma kif ġej:

• 21% - prodotti tal-konsumatur u l-elettronika;
• 20% - karozzi;
• 15% - mediċina, inklużi dentistrija;
• 12% - aeronawtika u l-industrija tal-manifattura ispazju;
• 11% - il-produzzjoni tal-mezzi ta 'produzzjoni;
• 8% - tagħmir militari;
• 8% - formazzjoni;
• 3% - il-kostruzzjoni.

Dilettanti u professjonisti

AT-teknoloġija suq huwa maqsum dilettanti u professjonali. suq Dilettanti jinkludi 3D-printers u l-manutenzjoni tagħhom, li jinkludi servizz, oġġetti li jiġu kkunsmati, softwer, u hija mfassla għall-dilettanti individwali, l-edukazzjoni u l-viżwalizzazzjoni ta 'ideat u jiffaċilitaw il-komunikazzjoni fl-istadju inizjali ta' żvilupp ta 'negozju ġdid.

Professjonali 3D-printers huma għoljin u huma adattati għar-riproduzzjoni estiż. Huma għandhom żona kbira ta 'kostruzzjoni, il-prestazzjoni, l-eżattezza, l-affidabbiltà, materjali estiż mudell firxa. Dawn il-magni huma ħafna aktar ikkumplikat u jeħtieġu l-iżvilupp ta 'ħiliet speċjali sabiex jaħdmu mal-apparati infushom, ma' materjali mudell u software. Tipikament, l-operatur tal-magna issir espert professjonali fuq it-teknoloġiji addittiv ma 'edukazzjoni teknika ogħla.

Teknoloġija Addittiv fl-2015

Skond ir-rapport Rapport Wohlers 2015, 1988 u 2014, 79,602 industrija tal 3D-printers ġew installati madwar id-dinja. . Fl-istess ħin 38.1% tal-mezzi jiswew aktar minn 5 elf dollaru Amerikan huma mill-Istati Uniti, 9.3% - għall-Ġappun, 9.2% - lejn iċ-Ċina, u 8.7% - il-Ġermanja. Bqija tad-dinja huma ferm qabel il-mexxejja. Mill-2007 sal 2014, il-volum annwali ta 'bejgħ ta' printers desktop żdied minn 66 għal 139 584 unità. Fl-2014, 91.6% tal-bejgħ ammontaw għal desktop 3D-printers, u 8.4% - għal applikazzjonijiet industrijali ta 'addittiv tal-manifattura, il-profitt minnu, madankollu, ammontaw għal 86.6% tat-total, jew 1.12 biljun dollaru Amerikan f'termini assoluti. magni desktop kuntent 173.2 miljun dollaru Amerikan u 13.4%. Fl-2016, nistennew bejgħ tat-tkabbir għal $ 7300000000, fil 2018-12700000000, fl-2020 is-suq se tilħaq $ 21200000000.

Skond Wohlers, FDM-teknoloġija tipprevali, b'medja madwar 300 marki mad-dinja kollha, kull jum żżid modifiki ġodda. Xi wħud minnhom huma mibjugħa biss lokalment, u għalhekk huwa diffiċli ħafna, jekk mhux impossibbli, biex issib informazzjoni dwar in-numru ta 'marki manifatturati ta 3D-printers. B'kunfidenza nistgħu ngħidu li n-numru tagħhom fis-suq żidiet ma 'kull ġurnata li tgħaddi. Hemm diversità kbira fid-daqs u t-teknoloġiji użati. Per eżempju, il-kumpanija ta 'Berlin tipproduċi enormi BigRep FDM-istampatur imsejħa BigRep ONE.2 bi prezz ta '36 elf. Euro, jistghu jistampaw oġġetti sa 900 x 1055 x 1100 mm b'riżoluzzjoni ta 100-1000 mikroni, b'żewġ estrużuri u l-kapaċità li jużaw materjali differenti.

Industrija - għal

L-industrija tal-avjazzjoni qed tinvesti bil-kbir fil-produzzjoni ta 'l-addittiv. L-użu ta 'teknoloġiji addittivi se tnaqqas il-konsum ta' materjali jintefqu fuq il-produzzjoni ta 'partijiet b'10 darbiet. Huwa mistenni li l-GE Kumpanija tal-Avjazzjoni fis-sena se tippubblika 40 elf. Injetturi. U Airbus sal-2018 il-kumpanija kienet se jistampaw sa 30 tunnellata ta 'partijiet għal kull xahar. Il-kumpanija jinnota l-progress sinifikanti fil-karatteristiċi ta 'partijiet mmanifatturati b'tali mod meta mqabbla ma' tradizzjonali. Irriżulta li l-parentesi, li kienet maħsuba għall 2.3 tunnellata tagħbija, fil-fatt, jistgħu jifilħu tagħbijiet sa 14 tunnellata filwaqt li tnaqqas il-piż tagħha bin-nofs. Barra minn hekk, il-kumpanija tippubblika d-dettalji ta 'folja tal-aluminju u konnetturi tal-fjuwil. L-ajruplan Airbus għandha 60 elf. Biċċiet, stampati l 3D-istampatur Stratasys Fortus Company. Kumpaniji oħrajn industrija aerospazjali huma wkoll jużaw teknoloġija tal-manifattura addittiv. Fost dawn: helicopter Bell, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, Dynamics Ġenerali, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce u SpaceX.

It-teknoloġiji diġitali addittiv diġà użati fil-manifattura ta 'diversi prodotti għall-konsumatur. Kumpanija jimmaterjalizzaw, li jipprovdu servizzi addittiv manifattura, jikkoperaw ma HOET eyeware fil-manifattura ta 'ħġieġ għall-korrezzjoni viżjoni u nuċċali tax-xemx. 3D-mudelli huma pprovduti varjetà ta 'servizzi sħaba. Biss 3D Warehouse tal-kumpanija u SketchUp joffru 2.7 miljun kampjun. Ma jibqgħux fil-partit u l-industrija tal-moda. RS Stampa juża sistema li jkejjel il-pressjoni tat-pettijiet, għall-istampar interjuri individwali. Disinjaturi huma jesperimentaw bil bikinis, żraben u ilbiesi.

prototipi mgħaġġla

Taħt prototipi mgħaġġla jifhmu l-ħolqien ta 'prodotti prototip fl-iqsar żmien possibbli. Huwa wieħed mill-applikazzjonijiet ewlenin tal additivi teknoloġiji tal-manifattura. Prototip - huwa tip ta 'prodott meħtieġa biex jottimizzaw il-forma tal-parti ta' l-evalwazzjoni tagħha tal-ergonomija, kapaċitajiet ta 'verifika assemblaġġ u l-korrettezza ta' soluzzjonijiet tqassim. Dan huwa għaliex it-tnaqqis tal-ħajja partijiet manifattura jistgħu jnaqqsu b'mod sinifikanti iżvilupp ta 'żmien. Ukoll, il-prototip jista 'jkun mudell mfassla għall-kompartimenti aerodinamika u idrodinamiċi ittestjar jew funzjonalità verifikazzjoni tad-dar u tagħmir mediku. Ħafna prototipi maħluqa bħala mudelli tad-disinn esplorattivi mal-sfumaturi fil-konfigurazzjoni, il-kuluri u l-kulur u l-bqija. D. Għall-prototipi mgħaġġla użi rħas 3D-printers.

produzzjoni rapida

It-teknoloġija addittiv fl-industrija jkollhom prospetti kbira. produzzjoni fuq skala żgħira ta 'prodotti bi ġeometrija kumplessi u ta' materjali speċifiċi komuni fil-bini tal-bastimenti, inġinerija enerġija, kirurġija reconstructive u l-mediċina dentali, l-industrija aerospazjali. kultivazzjoni diretta ta 'prodotti tal-metall hija mmotivata mill espedjenza ekonomika, peress li dan mod ta' produzzjoni kien inqas għalja. Bl-użu ta 'teknoloġiji addittiv jagħmlu turbini korpi ta' ħidma u xaftijiet, impjanti u proteżi, spare parts għall-karozzi u ajruplani.

L-iżvilupp tal-manifattura rapidu u ikkontribwixxa għal żieda sinifikanti fl-għadd ta 'materjali disponibbli trab tal-metall. Jekk fl-2000 kien hemm 5-6 tipi ta 'trabijiet, issa toffri firxa wiesgħa, jammontaw għal għexieren ta' binarji minn azzar strutturali għall-metalli prezzjużi u superliegi.

Promettenti u addittiv teknoloġija fl-inġinerija mekkanika, fejn jistgħu jintużaw fil-manifattura ta 'għodod u għodod għall-produzzjoni tas-serje - inserzjonijiet għal magni iffurmar injezzjoni, forom, mudelli.

Ultimaker 2 - l-aħjar 3D-istampatur fl-2016

Fl-opinjoni tar-rivista CHIP, li għamel l-ittestjar u mqabbla l-karatteristiċi tad-dar ta '3D-printers, l-aħjar stampaturi 2016 mudell Ultimaker huma 2-kumpaniji Ultimaker, Reniforce RF1000 kumpanija Conrad u irreplika Desktop 3D kumpanija Printer MakerBot.

Ultimaker 2+ fil-mudell mtejba tagħha juża teknoloġija simulazzjoni minn fużjoni. 3D-istampatur differenti iżgħar saff ħxuna ta '0.02 mm, kalkolu ħin żgħir, l-istampar spiża baxxa (2600 rubles kull 1 kg tal-materjal). Karatteristiċi ewlenin:

• id-daqs tal-kamra tax-xogħol - 223 x 223 x 305 mm;
• piż - 12.3 kg;
• Daqs ras - 0.25 / 0.4 / 0.6 / 0.8 mm;
• die temperatura - 180-260 ° C;
• Riżoluzzjoni saff - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 mikroni;
• Stampa Veloċità - 8-24 mm ³ / s;
• preċiżjoni XYZ - 12,5-12,55 mikroni;
• materjal - PLA, ABS, dijametru CPE 2.85 mm;
• Software - Cura;
• tipi ta 'fajls Supported - STL, OBJ, AMF;
• Konsum ta 'enerġija - 221 W;
• prezz - 1895 euro, u l-bażi tal-mudell 2495 ewro estiż.

Skond klijent reviżjonijiet, il-printer hija dawl li jinstallaw u li jużaw. Niċċelebraw riżoluzzjoni għolja, awto-aġġustament sodda, varjetà kbira ta 'materjal użat, l-użu ta' software open source. L-iżvantaġġi jinkludu l-istampatur tiftaħ il-disinn printer, li jista 'jirriżulta ħruq minn materjal jaħraq.

LulzBot Mini 3D Printer

Fil-reviżjoni tar-rivista PC Magazine Ultimaker 2 u irreplika Desktop 3D Printer wkoll daħlu fis-aqwa tlieta, iżda hawnhekk fl-ewwel post kien l-istampatur LulzBot Mini 3D Printer. ispeċifikazzjonijiet tiegħu huma kif ġej:

• id-daqs tal-kamra tax-xogħol - 152 x 152 x 158 mm;
• Piż - 8.55 kg;
• die temperatura - 300 ° Ċ;
• saff ħxuna - 0.05-0.5 mm;
• Stampa Veloċità - 275 mm / s f'għoli ta 'saff 0.18 mm;
• materjal - PLA, ABS, ġenbejn, PVA, PETT, poliester, najlon, polikarbonat, PETG, PCTE, PC-ABS, u dijametru oħrajn ta '3 mm.
• Software - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl eċċ;.
• Konsum ta 'enerġija - 300 W;
• prezz - $ 1 250.

EBAM Sciaky 300

Wieħed mill-magni industrijali aħjar addittiv manifattura huwa EBAM 300 kumpaniji Sciaky. gun raġġ elettroniku jikkaġuna l-saffi tal-metall b'veloċità ta 'sa 9 kg fis-siegħa.

• id-daqs tal-kamra tax-xogħol - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• -pressjoni tal-kamra bla arja - 1x10 ^-4 Torr;
• konsum ta 'enerġija - sa 42 kW b'vultaġġ ta' 60 kV;
• teknoloġija - estrużjoni;
• materjal - titanju u ligi tat-titanju, tantalu, Inconel, tungstenu, niobju, azzar inossidabbli, aluminju, azzar, liga tar-ram-nikil (70/30 u 30/70);
• l-ammont massimu - 8605.2 litri;
• prezz - 250 elf dollaru Amerikan ..

teknoloġiji Addittiv fir-Russja

magni ta 'grad industrijali fir-Russja ma jiġux prodotti. Filwaqt li huma biss qed jiġu żviluppati fil- "Rosatom", il-MSTU ċentru laser. Bauman Università "STANKIN" Politeknika Università ta 'St Petersburg, l-Università Federali Urali. "Voronezhselimmash", li jipproduċu edukattivi u domestiċi 3D-printers "Alpha", qed tiżviluppa impjant addittiv kummerċjali.

L-istess sitwazzjoni bi provvisti. Il-mexxej tal-iżvilupp ta 'trabijiet u Formulazzjonijiet ta' trab fir-Russja hija VIAM. Huma prodotta it-trab għal teknoloġiji addittiv huma użati fir-restawr ta 'xfafar tat-turbini, b'ordni tal-Permjan "magni tal-ajruplani". Progress huwa u fl-Istitut All-Russu ta 'ligi tad-dawl (roti). Żviluppi huma ċentri ta 'inġinerija differenti madwar id-Federazzjoni Russa. "Rostec", Ural Fergħa tal-Akkademja tax-Xjenzi Russa, UFU ċomb iżvilupp tagħhom. Iżda xorta ma jkunux jistgħu jissodisfaw anki domanda żgħira ta '20 tunnellata ta' trab fis-sena.

F'dan ir-rigward, il-Gvern ta struzzjonijiet lill-Ministeru tal-Edukazzjoni, Ministeru tal-Iżvilupp Ekonomiku, Ministeru tal-Industrija, Ministeru tal-Komunikazzjonijiet, l-Akkademja tax-Xjenzi Russa, Fano, "r-Roscosmos", "Rosatom", "Rosstandart" istituzzjonijiet ta 'żvilupp biex jistabbilixxu programm ta' żvilupp ikkoordinat u r-riċerka. Għal qed jiġi propost li jiġu allokati addizzjonali allokazzjonijiet tal-baġit, kif ukoll biex jikkunsidraw il-possibbiltà ta 'kofinanzjament għad-detriment tal-Fond Nazzjonali Benesseri u sorsi oħra. Huwa rakkomandat li tappoġġja l-teknoloġija ta 'produzzjoni ġdida, fil Vol. H. Żieda, sumaturi, "Rosnano" Fond "Skolkovo", l-aġenzija esportazzjoni "EXIAR", "Vnesheconombank". Il-gvern huwa rappreżentat ukoll mill-Industrija u Kummerċ Ministeru se tħejji taqsima tal-programm istat għall-iżvilupp u t-titjib tal-kompetittività industrijali.