Tehnologija dodajanja: opis, definicija, značilnosti uporabe in povratne informacije. Tehnologije dodajanja v industriji

3D tehnologija tiskanja

Vodilne države sveta so dejavno vključene v 3D dirko. Torej, v letu 2012 v Youngstownu, Ohio, je bil odprt v Nacionalni inovacijski inštitut za aditivno proizvodnjo NAMII - prvi center aditivnih tehnologij petnajstih, ustvarjenih v ZDA. Strojni park Inštituta že ima 10 aditivov, od katerih so tri najsodobnejši stroji za izdelavo kovinskih delov.

Terminologija in klasifikacija

Bistvo aditivnih tehnologij je povezati materiale za ustvarjanje predmetov iz podatkovne plasti 3D-modela po plasteh. Na ta način se razlikujejo od običajnih odštevnih proizvodnih tehnologij, kar pomeni mehansko obdelavo - odstranitev snovi iz obdelovanca.

Tehnologije dodajanja so razvrščene:

• na uporabljenih materialih (tekoči, zrnat, polimerni, kovinski prah);
• s prisotnostjo laserja;
• z metodo določanja plasti konstrukcije (termična izpostavljenost, obsevanje z ultravijolično ali vidno svetlobo, vezivo);
• po metodi tvorbe plasti.

Obstajata dva načina oblikovanja plasti. Prvo je, da se praškasti material najprej vlije na ploščad, ki ga porazdelijo z valjčkom ali nožem, da se ustvari ravna plast materiala določene debeline. Obstaja selektivna obdelava praška z lasersko ali drugo metodo povezovanja praškastih delcev (s spajanjem ali lepljenjem) glede na trenutni presek modela CAD. Ravnina gradnje je nespremenjena, nekateri prašek pa ostane nedotaknjen. Ta metoda se imenuje selektivna sinteza, pa tudi selektivno lasersko sintranje, če je spojno orodje laser. Druga metoda je neposredno nanašanje materiala na točko oskrbe z energijo.

ASTM, ki razvija industrijske standarde, deli tehnologije 3D dodajanja v 7 kategorij.

1. Iztisnite material. Pri gradnji točko segret ekstruder napajali paste materiala, zmes veziva in kovinskega prahu. Vgrajen Surovi vzorec damo v peč za odstranitev veziva in sintranje prahu - na enak način kot se to zgodi pri tradicionalnih tehnologije. Ta dodatek tehnologija se izvaja v okviru blagovne znamke MJS (večfazni Jet strditvi Večfazni curek strjevanja), FDM (ciljno nalaganje, simulacija s plastno fiksiranje), FFF (Fused žarilno Fabrication, Proizvodna metoda za fiksiranje filamentov).
2. Pršenje materiala. Na primer, v tehnologiji Polyjet se vosek ali fotopolimer večkratne glave dovede v gradnjo. Ta dodatna tehnologija se prav tako imenuje Multi Jetting Material.
3. Pršenje veziva. Te vključujejo tehnologije brizgalnega brizgalnega brizgalnega žarka v gradbenem območju materiala, ki ni model, in vezivni reagent (dodatna tehnologija ExOne).
4. Povezovanje listnih materialov. Gradbeni material je polimerna folija, kovinska folija, listi papirja itd. Uporablja se, na primer, v tehnologiji ultrazvočne proizvodnje aditiva Fabrisonic. Tanke plošče iz kovine so ultrazvočno varjene, po katerih se presežne kovine odstranijo z mletjem. Tehnologija dodajanja se uporablja skupaj s substratom.
5. Fotopolimerizacija v kopeli. Tehnologija uporablja materiale tekočih modelov - fotopolimerne smole. Primer je SLA tehnologija iz 3D sistemov in DLP tehnologije iz podjetja Envisiontec, Digital Light Procession.
6. Taljenje materiala v predhodno oblikovani plasti. Uporablja se v SLS-tehnologijah, ki uporabljajo kot vir energije za lasersko ali toplotno glavo (SHS podjetja Blueprinter).
7. Neposredna dobava energije na gradbišču. Material in energija za njeno taljenje pridejo na gradbišče hkrati. Kot delovno telo se uporablja glava, opremljena s sistemom za dobavo energije in materiala. Energija je v obliki koncentriranega elektronskega žarka (Sciaky) ali laserskega žarka (POM, Optomec,). Včasih je glava nameščena na roko robota.

Ta razvrstitev veliko bolj govori o prefinjenosti tehnologij dodajanja kot prejšnjih.

Aplikacije

Trg dodatnih tehnologij v dinamiki razvoja je pred drugimi industrijami. Njegova povprečna letna rast je ocenjena na 27%, po podatkih IDC pa bo do leta 2019 znašala 26,7 milijard ameriških dolarjev, v primerjavi z 11 milijardami leta 2015.

Vendar trg AT še ni razkril neizkoriščenega potenciala v proizvodnji potrošniškega blaga. Do prototipov porabi do 10% sredstev podjetja iz stroškov proizvodnje blaga. In mnoga podjetja so že zasedla ta tržni segment. Toda preostalih 90% se začne v proizvodnjo, zato bo v prihodnosti glavna usmeritev razvoja te industrije ustvarjanje aplikacij za hitro proizvodnjo blaga.

Leta 2014 se je delež hitrih tehnologij prototipov na trgu dodatka, čeprav je zmanjšala, je ostal najvišji - 35%, delež proizvodnje rasla hitro in dosegel 31% delež pri oblikovanju orodij ostala ostala na 25%, ostalo pa odpade na področju raziskav in izobraževanja.

Po panogah gospodarstva je bila uporaba AT-tehnologij razdeljena na naslednji način:

• 21% - proizvodnja potrošniškega blaga in elektronike;
• 20% - proizvodnja avtomobilov;
• 15% - medicina, vključno zobozdravstvo;
• 12% - gradbeništvo letal in vesoljska industrija;
• 11% - proizvodnja proizvodnih sredstev;
• 8% - vojaška oprema;
• 8% - izobraževanje;
• 3% - gradbeništvo.

Ljubitelji in strokovnjaki

Trg AT-tehnologij je razdeljen na amatersko in profesionalno. Amaterski trg vključuje 3D tiskalnike in njihove storitve, ki vključujejo storitve, zaloge, programsko opremo in so namenjeni posameznim navdušencem, izobraževanju in vizualizaciji idej ter olajšanju komunikacije na začetni stopnji razvoja novega podjetja.

Profesionalni 3D-tiskalniki so dragi in primerni za podaljšano reprodukcijo. Imajo veliko gradbeno površino, produktivnost, natančnost, zanesljivost, razširjen obseg modelnih materialov. Ti stroji so po obsegu bolj zapleteni in zahtevajo obvladovanje posebnih veščin pri delu z napravami same, z modelnimi materiali in programsko opremo. Praviloma strokovnjak za dodatne tehnologije z višjo tehnično izobrazbo postane operater profesionalnega stroja.

Tehnologije dodajanja v letu 2015

Po Wohlersovem poročilu 2015, od leta 1988 do 2014, je bilo po vsem svetu nameščenih 79.602 industrijskih 3D tiskalnikov. . Hkrati pa 38,1% naprav stane več kot 5 tisoč ameriških dolarjev, so iz ZDA, 9,3% - na Japonskem, 9,2% - na Kitajsko, in 8,7% - v Nemčijo. Preostali svet je v precejšnji odmik od voditeljev. Od leta 2007 do leta 2014 se je letna prodaja namiznih tiskalnikov povečala s 66 na 139.584 naprav. V letu 2014, 91,6% prodaje predstavljale namizne 3D-tiskalniki, in 8,4% - za industrijsko uporabo dodatka proizvodnje, dobiček, iz katerega pa je znašal 86,6% celotnega oziroma 1,12 milijarde ameriških dolarjev absolutni izraz. Stroji so bili zadovoljni s 173,2 milijona dolarjev in 13,4 odstotka. V letu 2016 pričakujemo rast prodaje za 7,3 milijarde $, v letu 2018 - 12,7 milijarde, v letu 2020 se bo trg dosegel 21200000000 $.

Po Wohlers, FDM-tehnologija prevladuje, v povprečju okoli 300 blagovnih znamk po vsem svetu, vsak dan dodajamo nove spremembe. Nekateri od njih se prodajajo le na lokalni ravni, tako da je zelo težko, če ne nemogoče, da bi našli informacije o številu izdelanih modele 3D-tiskalnikov. Z zaupanjem lahko rečemo, da njihovo število na trgu narašča vsak dan. Obstaja veliko različnih velikosti in tehnologij, ki se uporabljajo. Na primer, podjetje Berlin proizvaja veliko BigRep FDM-tiskalnik z imenom BigRep ONE.2 po ceni 36 tisoč. Evrov, ki lahko tiska predmetov do 900 x 1055 x 1100 mm z ločljivostjo 100-1000 mikronov, z dvema preše in sposobnost uporabe različnih materialov.

Industrija - za

Letalska industrija močno vlaga v dodano proizvodnjo. Z uporabo aditivnih tehnologij se bo poraba materialov, ki se uporabljajo za izdelavo delov, zmanjšala za faktor 10. Pričakuje se, da bo podjetje GE Aviation letno tiskalo 40 tisoč injektorjev. In družba Airbus do leta 2018 vsak mesec natisne do 30 ton delov. Družba ugotavlja pomemben napredek pri značilnostih izdelanih delov na ta način v primerjavi s tradicionalnimi. Izkazalo se je, da nosilec, ki je bil zasnovan za 2,3 tone tovora, dejansko lahko nosi obremenitev do 14 ton, hkrati pa zmanjša svojo težo za polovico. Poleg tega podjetje natisne dele iz aluminijastih pločevin in priključkov za gorivo. Na Airbusu je na tiskalnikih Fortus 3D iz Stratasysov tiskanih 60.000 delov. Druga vesoljska podjetja uporabljajo tudi tehnologije za proizvodnjo aditivov. Med njimi so Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt Whitney, Rolls-Royce in SpaceX.

Tehnologije digitalnih dodatkov se že uporabljajo pri proizvodnji različnih potrošniških izdelkov. Ustvari material, aditivno proizvodno storitev, sodeluje s podjetjem Hoet Eyeware pri izdelavi očal za vizijo in sončnih očal. 3D-modele ponujajo različne storitve v oblaku. Samo 3D Warehouse in Sketchup ponujajo 2,7 milijona vzorcev. Modna industrija je tudi na obrobju. RS Print uporablja sistem, ki meri pritisk podplata za tisk posameznih vložkov. Oblikovalci eksperimentirajo z bikini, čevlji in obleki.

Hitra izdelava prototipov

S hitrim prototipiranjem se v najkrajšem možnem času oblikuje prototipni izdelek. Je ena od glavnih aplikacij tehnologij dodajanja. Prototip - je vrsta proizvoda, potrebna za optimalno obliko dela njene ocene ergonomije, sposobnosti preverjanja montažo in pravilnost tlorisnih rešitev. Zato zmanjšanje časa izdelave dela vam omogoča znatno zmanjšanje časa razvoja. Prototip je lahko tudi model, zasnovan za izvajanje aerodinamičnih in hidrodinamičnih preskusov ali preverjanje funkcionalnosti stanovanjskih delov gospodinjske in medicinske opreme. Mnogi prototipi so ustvarjeni kot modeli za iskanje z odtenki v konfiguraciji, barvni lestvici barv itd. Za hitre izdelave prototipov uporabljamo poceni 3D tiskalnike.

Hitra proizvodnja

Tehnologije dodajanja v industriji imajo velike možnosti. Majhna proizvodnja izdelkov s kompleksno geometrijo in specifičnih materialov je pogosta v ladjedelništvu, moč strojne gradnje, rehabilitacijska kirurgija in zobozdravstvo, letalska industrija. Neposredno gojenje kovinskih izdelkov tukaj spodbuja ekonomska primernost, saj je to način proizvodnje je bilo cenejše. Z uporabo aditivnih tehnologij se proizvajajo delovna telesa turbin in gredi, vsadkov in endoprotez, rezervnih delov za avtomobile in letala.

Razvoj hitre proizvodnje je spodbudil tudi znatno povečanje števila razpoložljivih kovinskih praškov. Če je bilo v letu 2000 5-6 vrste prahu, zdaj ponuja široko paleto, znesek do deset skladb iz konstrukcijskega jekla do plemenitih kovin in superzlitin.

Perspektivne in aditivne tehnologije v strojništvu, kjer se lahko uporabljajo pri izdelavi orodij in dodatkov za serijsko proizvodnjo - vložki za termoplastične avtomatike, plesni, predloge.

Ultimaker 2 - najboljši 3D-tiskalnik v letu 2016

Po mnenju revije CHIP, ki je opravil testiranje in glede na značilnosti gospodinjstva 3D-tiskalniki, najboljši tiskalniki 2016 Model Ultimaker sta 2 podjetij Ultimaker, Reniforce RF1000 podjetje Conrad in Replicator Desktop 3D tiskalnik podjetje MakerBot.

Ultimaker 2+ v svojem izboljšanem modelu uporablja tehnologijo modeliranja s spajanjem. 3D-tiskalnik ima najmanjšo debelino sloja 0,02 mm, kratek čas izračuna, nizek strošek tiskanja (2600 rubljev na 1 kg materiala). Ključne značilnosti:

• velikost delovne komore je 223 x 223 x 305 mm;
• teža - 12,3 kg;
• velikost glave - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• temperatura glave - 180-260 ° C;
• ločljivost plasti je 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 mikronov;
• hitrost tiskanja - 8-24 mm³/ s;
• natančnost XYZ - 12,5-12,55 mikronov;
• material - PLA, ABS, CPE s premerom 2,85 mm;
• programska oprema - Cura;
• podprte vrste datotek - STL, OBJ, AMF;
• poraba energije - 221 W;
• cena - 1 895 evrov osnovnega modela in 2 495 evrov napredno.

Po mnenju strank je tiskalnik enostaven za namestitev in uporabo. Opazujejo visoko resolucijo, samoregulacijsko posteljo, široko paleto uporabljenega materiala, uporabo odprtokodne programske opreme. Slabosti tiskalnika vključujejo odprto obliko tiskalnika, kar lahko povzroči opekline z vročim materialom.

LulzBot Mini 3D tiskalnik

Pri pregledu revije PC Magazine Ultimaker 2 in Replicator Desktop 3D tiskalnik tudi vstopil v top tri, ampak tukaj na prvem mestu je bil tiskalnik LulzBot Mini 3D tiskalnik. Njene specifikacije so naslednje:

• velikost delovne komore je 152 x 152 x 158 mm;
• teža - 8,55 kg;
• temperatura glave - 300 ° C;
• debelina sloja je 0,05-0,5 mm;
• hitrost tiskanja 275 mm / s pri višini sloja 0,18 mm;
• Material - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, poliester, najlon, polikarbonat, PETG, pašteta, PC-ABS in drugi premer 3 mm.
• programska oprema - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl itd .;
• poraba energije - 300 W;
• Cena je 1 250 ameriških dolarjev.

Sciaky EBAM 300

Eden najboljših industrijskih strojev za proizvodnjo aditivov je podjetje Sciaky EBAM 300. Elektronski pramen uporablja metalne plasti s hitrostjo do 9 kg na uro.

• velikost delovne komore je 5791 x 1219 x 1219 mm;
• tlak vakuumske komore - 1x10^-4 Thor;
• poraba električne energije - do 42 kW pri napetosti 60 kV;
• tehnologija - ekstrudiranje;
• material - titan in titanove zlitine, tantal, inconel, volfram, niobij, nerjavno jeklo, aluminij, jeklo, zlitine bakra in niklja (70/30 in 30/70);
• največja prostornina je 8605,2 litra;
• cena - 250 tisoč ameriških dolarjev.

Tehnologije dodajanja v Rusiji

Stroji industrijskega razreda v Rusiji se ne proizvajajo. Doslej je le razvoj v "Rosatom", laserskem centru MSTU. Bauman, Univerza Stankin, Politehnična univerza v Sankt Peterburgu, Uralska zvezna univerza. "Voronezhselimmash", ki proizvaja izobraževalne in gospodinjske 3D tiskalnike "Alpha", razvija industrijsko aditivno instalacijo.

Enaka situacija z potrošnim materialom. Vodja pri razvoju praškov in praškov v Rusiji je VIAM. Proizvajajo prah za dodatne tehnologije, ki se uporabljajo pri popravilu lopatic turbine, na zahtevo Perm Aviadvigatel. Napredek je tudi v celotnem ruskem inštitutu zlatih zlitin (VILS). Razvoj izvajajo različni inženirski centri po vsej Ruski federaciji. Rostech, Uralska podružnica Ruske akademije znanosti, Uralska zvezna univerza razvijajo lastne modele. Vendar pa ne morejo zadovoljiti niti majhnega povpraševanja po 20 ton prahu na leto.

V zvezi s tem je vlada naročil, Ministrstvo za šolstvo, ministrstvo za gospodarski razvoj, Ministrstva za industrijo, Ministrstvo za komunikacije, Ruske akademije znanosti, Fano, "Roscosmos", "Rosatom", "Rosstandart" razvojne institucije vzpostaviti usklajen razvoj programov in raziskav. Za se predlaga dodelitev dodatnih proračunskih sredstev, kot tudi, da preuči možnost sofinanciranja na račun državnega blaginje sklada in drugih virov. Priporočljivo je, da podpre nove proizvodne tehnologije, v Vol. H. dodatek, Mers, "Rosnano" Sklad "Skolkovo", izvoz agencija "EXIAR", "Vnešekonombanke". Vlada ga za industrijo in ministrstvo za trgovino zastopa tudi bo pripravila del državnega programa za razvoj in izboljšanje konkurenčnosti industrije.