Additive Technology: beschrijving, definitie, en de toepassing beschikt over ratings. Additieve technologieën in de industrie

3D-printing technologie werd geïntroduceerd in 1986, toen het bedrijf 3D Systems de eerste speciale printer ontwikkeld - stereolithografie machine, die op grote schaal worden gebruikt in de defensie-industrie. De eerste machines waren erg duur en de keuze van het materiaal voor het maken van modellen was beperkt. De snelle ontwikkeling van driedimensionaal afdrukken begon met de ontwikkeling van ontwerptechnologie (CAD), berekeningen en simulatie (CAE) en bewerking (CAM). En vandaag is het moeilijk om een gebied van de productie, die geen 3D-printers zou hebben gebruikt vinden :. Gebruik ze om delen van vliegtuigen, ruimtevaartuigen, onderzeeërs, hulpmiddelen, prothesen en implantaten, sieraden, etc. produceren Het vooruitzicht ligt voor de hand - additieven technologie in de nabije toekomst zal een prioriteit zijn van de mechanische engineering technologie .

De toonaangevende landen van de wereld zijn actief betrokken bij de 3D-racing. Dus, in 2012, Yangstoune, Ohio, opende de Nationale Innovation Institute additive manufacturing NAMII - het eerste centrum van additieve technologieën vijftien geproduceerd in de Verenigde Staten. Machinepark Instituut heeft al 10 van additief machines, waarvan er drie de meest geavanceerde machines om metalen onderdelen te creëren.

Terminologie en classificatie

De essentie van additieven technologie is om materialen om gegevens objecten uit 3D-model laag te maken voor laag te combineren. Dit verschilt van conventionele subtractieve fabricagetechnieken impliceert bewerking - verwijderen van materiaal van het werkstuk.

Additieven technologie is ingedeeld:

• Door de gebruikte materialen (vloeibaar, deeltjesvormige, polymere, metaalpoeder);
• Door de aanwezigheid van de laser;
• volgens de methode van vaststelling van de laagopbouw (thermisch effect, bestraling met ultraviolet of zichtbaar licht, de bindmiddelsamenstelling);
• volgens de methode van vorming van de laag.

Er zijn twee manieren voor het vormen van een laag. De eerste is dat het eerste platform op het poedermateriaal wordt gegoten, is gepartitioneerd of roller mes om een gelijkmatige laag van de gewenste dikte van materiaal te maken. Het komt Selective Laser poederverwerking of andere wijze van poederdeeltjes van verbinding (smelt of lijmen) volgens de huidige sectie van CAD-modellen. Bouw Plane is onveranderd, en een deel van het poeder blijft intact. Dit proces heet selectieve synthese en selective laser sintering, wanneer een verbinding met het gereedschap een laser. De tweede methode bestaat uit het direct afzetten van het materiaal in het sommeerpunt energie.

Organisatie ASTM, die de industrie standaarden ontwikkelt, verdeelt de 3D-additieventechnologie in 7 categorieën.

1. Extruderen materiaal. Bij het construeren bijzondere voorverwarmde extrusiemachine geleid de plak materiaal, een mengsel van bindmiddel en metaalpoeder. Gebouwd ruwe model wordt in een oven om het bindmiddel en sinteren poeder te verwijderen - op dezelfde wijze als gebeurt bij traditionele technologieën. Dit additief technologie wordt toegepast onder de merknamen MJS (Multiphase Jet Solidification, jet multifase stolling), FDM (Fused Deposition Modeling, simulatie door laagsgewijze fusing), FFF (Fused Filament Fabrication, productiemethode fuseren filamenten).
2. Spuiten materiaal. Bijvoorbeeld in PolyJet was of fotopolymeer voor multi-jet kop wordt aangebracht op een punt constructie. Dit additief technologie wordt ook wel Multi spuiten materiaal.
3. Beregening bindmiddel. Deze omvatten jet Ink-Jet-injectie technologie in de constructie van de zone niet modelleren materiaal, een bindmiddel (additieve productietechnologie ExOne).
4. Verbinding plaatmaterialen. Bouwmateriaal een polymeerfilm, metaalfolie, papier en anderen. Het wordt bijvoorbeeld ultrasone technologie additief Fabrisonic. Dunne metaalplaten aan elkaar gelast door ultrageluid, waarna de overmaat metaal verwijderd door frezen. Additieven technologie wordt gebruikt in combinatie met subtractieve.
5. Fotopolymerisatie bad. De technologie gebruikt een vloeistof modelleringsmaterialen - fotopolymere hars. Een voorbeeld is de SLA-technologiebedrijf 3D Systems en DLP-technologie Envisiontec bedrijf, Digital Light Procession.
6. Smelten van materiaal in een voorgevormde laag. Gebruikt in de SLS-technologie, waarbij als energiebron een laser of thermische kop (SHS bedrijf Blueprinter).
7. Direct energie optellen tot aan de plaats van de bouw. Materiaal en energie toegevoerd aan het smeltpunt in de constructie tegelijkertijd. Het lichaam wordt gebruikt als een werkkop, uitgerust met een systeem voor het toevoeren van energie en materiaal. Energie komt in de vorm van een geconcentreerde elektronenstraal (Sciaky) of laserstraal (POM, Optomec,). Soms is gemonteerd aan de "hand" van de robot.

Deze indeling is veel meer vertelt over de fijne kneepjes van additieve technologieën dan de vorige.

Toepassingsgebieden

additieven technologie markt in de dynamiek van de ontwikkeling voorsprong op andere industrieën. De gemiddelde jaarlijkse groei geschat op 27%, volgens IDC bedrijf schat dat in 2019 zal oplopen tot 26,7 miljard dollar in vergelijking met 11 miljard in 2015

Echter, de AT-markt is nog niet het onbenutte potentieel in de productie van consumptiegoederen te onthullen. Tot 10% van de bedrijven van de waarde van de productie van goederen verbruikt in de prototyping. En veel bedrijven hebben al dit marktsegment genomen. Maar de resterende 90% gaat in productie, zodat het maken van applicaties voor een snelle vervaardiging van producten zal de hoofdrichting van de ontwikkeling van deze industrie in de toekomst.

In 2014, het aandeel van de rapid prototyping technologieën in de markt van additief hoewel daalde, bleef het de hoogste - 35%, het aandeel van de productie groeide snel en bereikte een aandeel van 31% in de creatie van instrumenten bleef bleef op 25%, de rest komt voor rekening van onderzoek en onderwijs.

Door economische sectoren, de AT-tech toepassingen als volgt verdeeld:

• 21% - producten en elektronica van de consument;
• 20% - auto;
• 15% - geneeskunde, met inbegrip van de tandheelkunde;
• 12% - lucht- en ruimtevaartindustrie;
• 11% - productie van de productiemiddelen;
• 8% - militair materieel;
• 8% - formatie;
• 3% - constructie.

Amateurs en professionals

AT-tech markt is verdeeld in amateur en professioneel. Amateur markt omvat 3D-printers en hun onderhoud, welke dienst, verbruiksgoederen, software bevat, en is ontworpen voor individuele liefhebbers, het onderwijs en de visualisatie van ideeën en communicatie in het beginstadium van de ontwikkeling van nieuwe business te vergemakkelijken.

Professionele 3D-printers zijn duur en zijn geschikt voor langere voortplanting. Ze hebben een groot gebied van de bouw, prestaties, nauwkeurigheid, betrouwbaarheid, extended range model materialen. Deze machines zijn veel ingewikkelder en vereisen de ontwikkeling van speciale vaardigheden om te werken met de apparaten zelf, met model materiaal en software. Typisch, de exploitant van de machine wordt een professionele expert op additieve technologieën met een hoger technisch onderwijs.

Additive Technology in 2015

Volgens het rapport Wohlers Report 2015, 1988 en 2014 79 602 industrie van 3D-printers zijn wereldwijd geïnstalleerd. . Tegelijkertijd is 38,1% van de apparaten kosten meer dan 5000 Amerikaanse dollars zijn uit de VS, 9,3% - voor Japan, 9,2% - naar China, en 8,7% - naar Duitsland. Rest van de wereld zijn ver vooruit van de leiders. Van 2007 tot 2014 wordt de jaarlijkse omvang van de verkoop van desktop printers steeg 66-139 584 eenheden. In 2014, 91,6% van de omzet goed voor desktop 3D-printers, en 8,4% - voor industriële toepassingen van additive manufacturing, de winst uit, die echter goed voor 86,6% van het totaal, of 1,12 miljard US dollar absolute termen. Desktop machines tevreden 173.200.000 dollar en 13,4%. In 2016 wordt de omzet naar verwachting groeien tot $ 7,3 miljard, in 2.018-12700000000 in 2020 op de markt zal bereiken $ 21200000000.

Volgens Wohlers, FDM-technologie heerst, gemiddeld ongeveer 300 merken wereldwijd elke dag het toevoegen van nieuwe wijzigingen. Sommigen van hen zijn alleen lokaal verkocht, dus het is erg moeilijk, zo niet onmogelijk, om informatie over het aantal vervaardigde merken van 3D-printers. Met vertrouwen kunnen we zeggen dat hun aantal op de markt neemt toe met elke dag die voorbijgaat. Er is een grote diversiteit in grootte en de gebruikte technologieën. Bijvoorbeeld, het Berlijnse bedrijf produceert een enorme BigRep FDM-printer genaamd BigRep one.2 tegen een prijs van 36 duizend. Euro, kan afdrukken objecten tot 900 x 1055 x 1100 mm met een resolutie van 100-1000 micron, met twee extruders en de mogelijkheid om verschillende materialen te gebruiken.

Industrie - voor

De luchtvaartindustrie is zwaar investeren in de productie van het additief. Het gebruik van additieve technologieën zullen de consumptie van materialen besteed aan de productie van onderdelen door 10 keer te verminderen. De verwachting is dat GE Aviation Company en jaarlijks publiceert 40.000. Injectoren. En Airbus in 2018 werd het bedrijf van plan om tot 30 ton van delen per maand af te drukken. Het bedrijf wijst op de aanzienlijke vooruitgang in de kenmerken van het gefabriceerde onderdelen op een zodanige wijze ten opzichte van de traditionele. Het bleek dat de houder, ontworpen 2,3 ton lading, in feite, kunnen belastingen weerstaan tot 14 ton terwijl het verminderen van het gewicht tot de helft. Daarnaast is het bedrijf publiceert details van de aluminium plaat en brandstof connectoren. De Airbus vliegtuig heeft 60 duizend. Pieces, printte de 3D-printer Stratasys Fortus Company. Andere bedrijven luchtvaartindustrie maken ook gebruik van additive manufacturing technologie. Onder hen: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce en SpaceX.

Digital additieve technologieën worden al gebruikt in de fabricage van verschillende consumptiegoederen. Bedrijf Materialise dienstverlening additive manufacturing, samen met Hoet Eyeware bij de vervaardiging van glazen zichtcorrectie en zonnebrillen. 3D-modellen zijn voorzien van een verscheidenheid van cloud services. Alleen het bedrijf 3D Warehouse en Sketchup bieden 2,7 miljoen monsters. Blijf niet in de partij en de mode-industrie. RS Print maakt gebruik van een systeem dat de druk van de zolen meet, aan de individuele inlegzolen af te drukken. Ontwerpers experimenteren met bikini's, schoenen en jurken.

rapid prototyping

Onder rapid prototyping inzicht in de ontwikkeling van prototype-producten in de kortst mogelijke tijd. Het is een van de belangrijkste toepassingen van additieve productietechnieken. Prototype - is een soort product die nodig is om de vorm van het deel van de evaluatie van de ergonomie, montage verificatiecapaciteit en de juistheid van de lay-out oplossingen te optimaliseren. Dat is de reden waarom de vermindering van de productie van onderdelen leven aanzienlijk kan verminderen ontwikkelingstijd. Ook kan het prototype model ontwikkeld voor aërodynamische en hydrodynamische testen of verificatie functionaliteit behuizingen van huishoudelijke en medische apparatuur. Veel prototypes gemaakt als verkennend ontwerp modellen met de nuances in de configuratie, kleuren en kleurstoffen en ga zo maar door. D. Voor rapid prototyping maakt gebruik van goedkope 3D-printers.

snelle productie

Het additief technologie in de industrie hebben grote vooruitzichten. Kleinschalige productie van producten met een complexe geometrie en van specifieke materialen voor in de scheepsbouw, energietechniek, reconstructieve chirurgie en tandheelkunde, lucht- en ruimtevaartindustrie. Direct teelt van metalen producten wordt ingegeven door de economische doelmatigheid, aangezien deze wijze van productie minder kostbaar was. Met het gebruik van additieve technologieën werken lichamen turbines en schachten, implantaten en prothesen, onderdelen voor auto's en vliegtuigen.

De ontwikkeling van snelle productie en bijgedragen tot een aanzienlijke toename van het aantal beschikbare metaalpoeder materialen. Als in 2000 waren er 5-6 soorten poeders, nu biedt uiteenlopende, bedragen tientallen sporen van constructiestaal edelmetalen en superlegeringen.

Veelbelovend en additieven technologie in de machinebouw, waar ze kunnen worden gebruikt bij de vervaardiging van werktuigen en gereedschappen voor serieproductie - inzetstukken voor spuitgietmachines, matrijzen, sjablonen.

Ultimaker 2 - de beste 3D-printer in 2016

Naar de mening van CHIP magazine, dat het testen uitgevoerd en vergeleken de kenmerken van het huishouden van de 3D-printers, beste printers 2016 model Ultimaker zijn 2 bedrijven Ultimaker, Reniforce RF1000 bedrijf Conrad en Replicator Desktop 3D Printer bedrijf MakerBot.

Ultimaker 2+ in zijn verbeterd model maakt gebruik van simulatie-technologie door smelten. 3D-printer verschilt kleinste dikte van 0,02 mm, een kleine tijdberekening voordelige productie (2600 wrijven per 1 kg materiaal). Belangrijkste kenmerken:

• de grootte van de werkkamer - 223 x 223 x 305 mm;
• Gewicht - 12,3 kg;
• head size - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• matrijstemperatuur - 180-260 ° C;
• Resolutie layer - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 micron;
• Print Speed - 8-24 mm ³ / s;
• precisie XYZ - 12,5-12,55 micron;
• materiaal - PLA, ABS, CPE een diameter van 2,85 mm;
• Software - Cura;
• Ondersteunde bestandstypen - STL, OBJ, AMF;
• Stroomverbruik - 221 W;
• prijs - 1895 euro, en het basismodel 2495 euro verlengd.

Volgens recensies van klanten, is de printer licht te installeren en te gebruiken. Vieren hoge resolutie zelfregulerende bed, een grote verscheidenheid aan materiaal dat wordt gebruikt, het gebruik van open source software. De nadelen zijn de printer open de printerontwerp, wat kan leiden tot verbranding door hete materiaal.

LulzBot Mini 3D-printer

In een recensie van het tijdschrift PC Magazine Ultimaker 2 en Replicator Desktop 3D ook Printer in de top drie, maar hier in de eerste plaats was de printer LulzBot Mini 3D-printer. De specificaties zijn als volgt:

• de grootte van de werkkamer - 152 x 152 x 158 mm;
• Gewicht - 8,55 kg;
• matrijstemperatuur - 300 ° C;
• laagdikte - 0,05-0,5 mm;
• Printsnelheid - 275 mm / s op een hoogte van 0,18 mm laag;
• materiaal - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, polyester, nylon, polycarbonaat, PETG, PCTE, PC-ABS en anderen diameter van 3 mm.
• Software - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, PrintRun, MatterControl enz.
• Stroomverbruik - 300 W;
• prijs - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

Een van de beste industriële machines van additieve productie is het EBAM 300 bedrijf Sciaky. Elektronenstraalgeweren passen lagen van metaal toe met een snelheid van maximaal 9 kg per uur.

• De grootte van de werkkamer bedraagt 5791 x 1219 x 1219 mm;
• De druk van de vacuümkamer is 1x10 ^-4 Torr;
• Stroomverbruik - tot 42 kW bij een spanning van 60 kV;
• Technologie - extrusie;
• Materiaal - titanium- en titaniumlegeringen, tantalum, inconel, wolfraam, niobium, roestvrij staal, aluminium, staal, koper-nikkel legering (70/30 en 30/70);
• Het maximale volume is 8605,2 liter;
• Prijs - 250.000 dollar.

Toevoegingstechnologieën in Rusland

Machines van industriële klasse in Rusland worden niet geproduceerd. Tot nu toe zijn alleen ontwikkelingen in de "Rosatom", het lasercentrum van de MSTU. Bauman, Stankin University, Polytechnische Universiteit van Petersburg, Ural Federal University. "Voronezhselimmash", dat educatieve en huishoudelijke 3D-printers "Alpha" produceert, ontwikkelt een industriële toevoegingsinstallatie.

Dezelfde situatie met verbruiksartikelen. De leider in de ontwikkeling van poeders en poedersamenstellingen in Rusland is VIAM. Ze produceren poeder voor additieve technologieën, die worden gebruikt bij de reparatie van turbine bladen, in opdracht van de Perm Aviadvigatel. Voortgang is ook in het All-Russian Institute of Light Alloys (VILS). Ontwikkelingen worden uitgevoerd door verschillende ingenieurscentra in heel de Russische Federatie. "Rostekh", Ural Branch van de Russische Academie van Wetenschappen, de Ural Federal University ontwikkelen hun eigen ontwerpen. Maar ze zijn niet in staat om zelfs een kleine vraag van 20 ton poeder per jaar te voldoen.

In dit verband heeft de overheid het Ministerie van Onderwijs, Ministerie van Economische Ontwikkeling, Ministerie van Industrie, Ministerie van Communicatie, RAS, FAO, Roskosmos, Rosatom, Rosstandart, ontwikkelingsinstellingen opgericht om een gecoördineerd programma van onderzoek en ontwikkeling te creëren. Daartoe wordt voorgesteld om aanvullende budgettaire toewijzingen toe te wijzen , evenals de mogelijkheid om medefinanciering uit de fondsen van het NWF en andere bronnen te overwegen. Het wordt aanbevolen om nieuwe productietechnologieën te ondersteunen, inclusief additieven, RVC, Rosnano, Skolkovo Fund, exportbureau Exar, Vnesheconombank. Ook zal de regering, vertegenwoordigd door het ministerie van Industrie en Handel, een deel van het staatsprogramma opstellen voor het ontwikkelen en verbeteren van het concurrentievermogen van de industrie.