Aukefni tækni: lýsing, skilgreining, lögun af umsókn og endurgjöf. Aukefni í iðnaði

3D-prentunartækni birtist árið 1986, þegar 3D Systems Company þróaði fyrsta sérstaka prentara - vél fyrir stereolithography sem var notuð í varnarmálum. Fyrstu tæki voru afar dýr og val á efni til að búa til módel var takmörkuð. Snögg þróun 3D prentunar hófst með þróun CAD (hönnun, útreikninga og líkanagerðar (CAE) og vélrænni vinnslu (CAM) tækni. Og í dag er erfitt að finna framleiðslusvæði þar sem ekki er notað 3D prentara: með hjálp þeirra, eru hluti af loftförum, geimförum, kafbátum, verkfærum, lystarhjólum og ígræðslu, skartgripum osfrv. Horfur eru augljósar - Auka tækni mun fljótlega verða forgangs tækni í verkfræði .

Leiðarlönd heims eru virkir þátttakendur í 3D keppninni. Svo árið 2012 í Youngstown, Ohio, var nýsköpunarstofnun viðbótarframleiðslu NAMII - fyrsta miðstöð aukefnis tækni frá fimmtán stofnuð í Bandaríkjunum opnuð. Vélagarðurinn stofnunarinnar hefur nú þegar 10 viðbótarvélar, þremur sem eru nútímalegir vélar til að búa til málmhluta.

Skilmálar og flokkun

Kjarninn í viðbótartækni er að tengja efni til að búa til hluti úr þrívíddargagnlaginu fyrir lagið. Þannig eru þær frábrugðnar hefðbundnum framleiðsluaðferðum sem fela í sér vélrænni vinnslu - að fjarlægja efni úr billetinu.

Auka tækni er flokkuð:

• Á efni sem notuð eru (fljótandi, magn, fjölliða, málmduft);
• Með nærveru leysis;
• Með aðferðinni til að ákveða byggingarlagið (hitauppstreymi, geislun með útfjólubláu eða sýnilegu ljósi, bindiefni);
• Með því að mynda lagið.

Það eru tvær leiðir til að mynda lag. Fyrst er að duftið er fyrst hellt á vettvanginn, dreift með vals eða hníf til að búa til jafnt lag af efni af tilteknu þykkt. Það er sértækur meðferð við duftið með leysi eða annarri aðferð við að tengja duftagnir (með því að sameina eða límast) í samræmi við núverandi þvermál CAD líkansins. Byggingarplanið er óbreytt og sum duftið er ósnortið. Þessi aðferð er kölluð sérgreinarsynjun, svo og sértækur leysisíglýsingu, ef mótunarbúnaðurinn er leysir. Önnur aðferðin felst í því að afhenda efni beint við orkuveitu.

ASTM, sem þróar iðnaðarstaðla, skiptir 3D aukefnis tækni í 7 flokka.

1. Extrude efni. A lífrænt efni er gefið í byggingarstaðinn með hitaðri extruder, sem er blanda af bindiefni og málmdufti. Hannað hráolíkanið er sett í ofninn til að fjarlægja bindiefnið og duftið duftið - eins og í hefðbundnum tækni. Þessi aukefni tækni er hrint í framkvæmd undir vörumerkjum MJS (margfasa þjöppunartæki, fjölþrepa þvottaleiðbeiningar), FDM (fused Deposition Modeling), FFF (Fused Filament Fabrication, framleiðslu með því að sameina filament).
2. Sprenging efnisins. Til dæmis, í Polyjet tækni, er vax eða photopolymer á multi-jet höfuð gefið til byggingarinnar. Þessi aukefni tækni er einnig kallað Multi Jetting Material.
3. Sprengi bindiefni. Þar með talin eru bleksprautuprentara með innspýtingartækni í smíðiarsvæðinu sem ekki er fyrirmynd, og bindiefni (viðbótartækni ExOne).
4. Samsetning lak efni. Byggingarefni er fjölliða kvikmynd, málmpappír, pappírslak, osfrv. Notað til dæmis í tækni til að framleiða ultrasonic aukefni Fabrisonic. Þunnir plötur úr málmi eru ultrasonically soðið, eftir það sem umfram málm er fjarlægt með því að mala. Auka tækni er notuð í tengslum við undirlagið.
5. Photopolymerization í baðinu. Tæknin notar fljótandi líkams efni - photopolymer plastefni. Dæmi er SLA tækni frá 3D Systems og DLP tækni frá Envisiontec, Digital Light Procession.
6. Bræðsla efnið í fyrirfram myndað lag. Notað í SLS-tækni, notað sem uppspretta orku leysir eða varma höfuð (SHS fyrirtæki Blueprinter).
7. Bein orkunýting á byggingarsvæðinu. Efnið og orkan fyrir bráðnun þess koma fram á sama tíma. Sem vinnandi líkami er höfuð notað, búið kerfi til að veita orku og efni. Orka kemur í formi einbeittrar rafeindabjalla (Sciaky) eða geislabjalla (POM, Optomec,). Stundum er höfuðið sett upp á "handlegg" vélarinnar.

Þessi flokkun sýnir miklu meira um næmni viðbótartækni en fyrri.

Umsóknir

Markaðurinn með aukefnis tækni í þróunarlíkaninu er á undan öðrum atvinnugreinum. Meðaltal árs vöxtur er áætlaður 27% og samkvæmt IDC, árið 2019 verður 26,7 milljarðar Bandaríkjadala samanborið við 11 milljarða árið 2015.

Hins vegar hefur AT-markaðurinn enn ekki komið í ljós ónýttur möguleiki á sviði framleiðslu neysluvörum. Allt að 10% af fjármunum fyrirtækja af kostnaði við framleiðslu á vörum er varið við frumgerð. Og mörg fyrirtæki hafa nú þegar starfað á þessum markaði. En hinir sem eftir eru 90% fara í framleiðslu, þannig að sköpun umsókna um hraða framleiðslu á vörum verður aðalstefna þróun þessa iðnaðar í framtíðinni.

Árið 2014 var hlutur hraðs frummyndunar á markaðnum fyrir aukefnatækni, þótt hún lækkaði, sú stærsti - 35%, hlutinn í hraðri framleiðslu jókst og náði 31%, hlutdeild í verkfærum verkfæranna var 25%, restin var rannsóknir og menntun.

Eftir útibúum hagkerfisins var umsókn AT-tækni dreift sem hér segir:

• 21% - framleiðslu á neysluvörum og rafeindatækni;
• 20% - bíllframleiðsla;
• 15% - lyf, þ.mt tannlækningar;
• 12% - loftfarsbygging og geimferða;
• 11% - framleiðsla framleiðsluaðferða;
• 8% - hernaðarleg búnaður;
• 8% - menntun;
• 3% - smíði.

Elskendur og fagmenn

Markaður AT-tækni er skipt í áhugamann og faglega. Áhugamaðurinn felur í sér þrjú prentara og þjónustu þeirra, sem felur í sér þjónustu, vistir, hugbúnað og er hannað fyrir einstaka áhugamenn, menntun og sjónrænt hugmyndir og auðvelda samskipti við upphaf nýrrar þróunar.

Professional 3D prentarar eru dýrir og hentugur fyrir langvarandi æxlun. Þeir hafa mikið byggingarvæði, framleiðni, nákvæmni, áreiðanleika, fjölbreytt úrval af líkansefnum. Þessar vélar eru stærðargráðu flóknara og þurfa að læra sérstaka hæfileika til að vinna með tækin sjálfir, með fyrirmyndum og hugbúnaði. Að jafnaði verður sérfræðingurinn í aukefnatækni með meiri tæknilega menntun rekstraraðili faglega vél.

Aukin tækni árið 2015

Samkvæmt Wohlers Report 2015, frá 1988 til 2014, voru 79.602 iðnaðar 3D prentarar settar um allan heim. Á sama tíma teldu 38,1% tækjanna sem voru meira en 5 þúsund Bandaríkjadali í Bandaríkjunum, 9,3% - í Japan, 9,2% - í Kína og 8,7% - í Þýskalandi. Restin af heiminum er í verulegu fjarlægð frá leiðtoga. Frá árinu 2007 til 2014 jókst árleg sala skrifborðsþjóna frá 66 til 139.584 tæki. Árið 2014 var 91,6% af sölu í greininni fyrir prentara í 3D og 8,4% - fyrir iðnaðarframleiðslu, þar af leiðandi var hagnaðurinn 86,6% af heildinni eða 1,12 milljarðar Bandaríkjadala Alger tjáning. Taflavélar voru ánægðir með 173,2 milljónir Bandaríkjadala og 13,4%. Árið 2016 er gert ráð fyrir að sala hækki í 7,3 milljarða Bandaríkjadala, árið 2018 - 12,7 milljörðum, árið 2020 mun markaðurinn ná 21,2 milljörðum dollara.

Samkvæmt Wohlers, FDM-tækni ríkir, númerar um 300 vörumerki um allan heim, endurnýjun daglega með nýjum breytingum. Sumir þeirra eru aðeins seldar á staðnum, þannig að það er mjög erfitt, ef það er mögulegt, að finna upplýsingar um fjölda vörumerkja sem framleidd eru af 3D prentara. Með traustum getum við sagt að fjöldi þeirra á markaðnum eykst á hverjum degi. Það er fjölbreytt úrval af stærðum og tækni sem notuð eru. Til dæmis framleiðir Berlín fyrirtækið BigRep mikla FDM prentara sem heitir BigRep ONE.2 á verði 36.000 evrur, fær um að prenta hluti allt að 900 x 1055 x 1100 mm með einbeitni 100-1000 míkron, tvær extruders og hæfni til að nota mismunandi efni.

Iðnaður - fyrir

Flugiðnaðurinn er að fjárfesta mikið í framleiðslu aukefna. Notkun aukefnis tækni mun draga úr neyslu efna sem notuð eru til að framleiða hluta með 10 þáttum. Gert er ráð fyrir að félagið GE Aviation muni árlega prenta 40 þúsund inndælingar. Og árið 2018 mun Airbus prenta allt að 30 tonn af hlutum í hverjum mánuði. Félagið bendir á verulegar framfarir í einkennum þeirra hluta sem framleiddar eru með þessum hætti í samanburði við hefðbundna. Það kom í ljós að krappinn, sem var hannaður fyrir 2,3 tonn af álagi, getur staðist fullt af allt að 14 tonn en minnkar þyngd sína um helming. Að auki prentar fyrirtækið hlutar úr áli og eldsneyti. Í Airbus eru 60 þúsund hlutar prentaðar á Fortus 3D prentara frá Stratasys. Önnur loftfarsfyrirtæki nota einnig aukefnatækni. Meðal þeirra: Bell þyrla, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce og SpaceX.

Stafrænar aukefnis tækni er þegar notuð við framleiðslu á ýmsum neytendavörum. Efnið, viðbótarframleiðsla, vinnur með Hoet Eyeware í framleiðslu á sjónarhornum fyrir sjón og sólgleraugu. 3D-líkan er veitt af ýmsum skýjatækjum. Aðeins 3D Warehouse og Sketchup bjóða 2,7 milljónir sýni. Tískaiðnaðurinn er einnig á hliðarlínunni. RS Print notar kerfi sem mælir þrýstinginn á sólinni til að prenta einstaka innleggssóla. Hönnuðir gera tilraunir með bikiníum, skóm og kjólum.

Rapid prototyping

Með hraðri frumgerð er átt við að búa til frumgerð vöru á stystu mögulegu tíma. Það er eitt af helstu forritum aukefna framleiðslutækni. Frumgerðin er frumgerð vörunnar sem nauðsynleg er til að hámarka lögun hlutans, meta vinnuvistfræði þess, athuga hagkvæmni samsetningar og réttmæti skipulagslausna. Það er ástæðan fyrir því að draga úr framleiðslutíma hluta leyfir þér að draga verulega úr þróunartíma. Einnig getur frumgerðin verið fyrirmynd sem hönnuð er til að framkvæma lofthjúp og vatnsdynamisk próf eða athuga virkni húsnæðishluta heimilis- og lækningatækja. Mörg frumgerðir eru búnar til sem leitarhönnunar módel með blæbrigði í stillingum, litum litunar osfrv. Fyrir hraðvirkar prentarar eru ódýrir 3D prentarar notaðar.

Fljótur framleiðsla

Aukefni í iðnaði hafa mikla möguleika. Smærri framleiðslu á vörum með flókið rúmfræði og sértæk efni er algengt í skipasmíði, orkutækni, endurbyggingaraðgerð og tannlæknafræði og loftrýmisiðnaðinum. Bein ræktun málmafurða hér er áhugasamur af hagkvæmni, þar sem þessi framleiðsluaðferð var ódýrari. Með því að nota aukefnatækni eru vinnslustofnanir hverfla og stokka, innræta og endoprostheses, varahlutir fyrir bíla og flugvélar framleiddar.

Þróun fljótlegrar framleiðslu var einnig auðveldað með verulegri stækkun á fjölda lausa málmduftarefna. Ef árið 2000 voru 5-6 tegundir dufta, þá er boðið upp á breitt nomenclature, reiknað út í heilmikið af samsetningum úr byggingarstálum til góðmálma og hitaþolinna málmblöndur.

Háþróaður og viðbótartækni í vélrænni verkfræði, þar sem hægt er að nota þau í framleiðslu á verkfærum og Tæki fyrir raðframleiðslu - innstungur fyrir hitaplastarvél, mót, sniðmát.

Ultimaker 2 - besta 3D prentara árið 2016

Samkvæmt tímaritinu CHIP, sem prófa og bera saman einkenni 3D prentara í heimi, eru bestu prentara 2016 Ultimaker 2 módel frá Ultimaker 2, Conrad Reniforce RF1000 og MakerBot's Replicator Desktop 3D prentara.

Ultimaker 2+ í endurbættri líkaninu notar tækni til að móta með því að sameina. 3D prentara hefur minnsta lagþykkt 0,02 mm, stutt útreikningstími, lág prentkostnaður (2600 rúblur á 1 kg af efni). Helstu eiginleikar:

• Stærð vinnslusvæðisins er 223 x 223 x 305 mm;
• Þyngd - 12,3 kg;
• Höfuðstærð - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• Hiti hiti - 180-260 ° C;
• Upplausn lagsins er 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 míkron;
• Prentunarhraði - 8-24 mm ³ / s;
• Nákvæmni XYZ - 12,5-12,55 míkron;
• Efni - PLA, ABS, CPE með þvermál 2,85 mm;
• Hugbúnaður - Cura;
• Styður skráargerðir - STL, OBJ, AMF;
• Orkunotkun - 221 W;
• Verð - 1 895 evrur grunn líkan og 2 495 evrur háþróaður.

Samkvæmt viðskiptavinum er prenturinn auðvelt að setja upp og nota. Þeir taka eftir háupplausn, sjálfstýrandi rúmi, fjölbreytt úrval af notuðum efnum, notkun opinn hugbúnaðar. Ókostir prentara eru opnar hönnun prentara, sem getur leitt til brennslu með heitu efni.

LulzBot Mini 3D prentari

Í endurskoðun tímaritsins PC Magazine Ultimaker 2 og Replicator Desktop 3D prentara eru einnig meðal efstu þriggja, en hér var í fyrsta lagi prentari LulzBot Mini 3D Printer. Tækniforskriftir þess eru sem hér segir:

• Stærð vinnslusvæðisins er 152 x 152 x 158 mm;
• Þyngd - 8,55 kg;
• Hiti - 300 ° C;
• Þykkt lagsins er 0,05-0,5 mm;
• Prenthraði - 275 mm / s á laghæð 0,18 mm;
• Efni - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, pólýester, nylon, polycarbonate, PETG, PCTE, PC-ABS, osfrv. Með þvermál 3 mm;
• Hugbúnaður - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl, etc .;
• Orkunotkun - 300 W;
• Verð - 1 250 Bandaríkjadali.

Sciaky EBAM 300

Einn af the bestur iðnaðar vél aukefni framleiðsla er EBAM 300 fyrirtæki Sciaky. Rafeinda geisla byssu veldur málmlögin á hraða allt að 9 kg á klukkustund.

• the stærð af vinnu hólfinu - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• þrýstingur á lofttæmihólfi - 1x10 ^-4 Torr;
• orkunotkun - allt að 42 kW á spennu 60 kV;
• tækni - extrusion;
• efni - títan og títan málmblöndur, tantal, Inconel, wolfram, níóbín, ryðfríu stáli, áli, stáli, kopar-nikkel ál (70/30 og 30/70);
• hámarks magn - 8605.2 lítrar;
• Verð - 250 þúsund Bandaríkjadalir ..

Aukefnis tækni í Rússlandi

iðnaðar-gráðu vélar í Rússlandi eru ekki framleidd. En aðeins verið að þróa í "Rosatom", sem leysir miðju MSTU. Bauman University "STANKIN" Polytechnic University of St Petersburg, Úralfjöllum Federal University. "Voronezhselimmash", sem framleiða menntun og innlend 3D-prentara "Alpha", er að þróa auglýsing aukefni álversins.

Sama ástand með birgðum. Leiðtogi þróun duft og duftformi í Rússlandi er VIAM. Þeir framleiða duftið fyrir aukefni í tækni eru notuð í endurreisn hverflum blað, með röð af Permian "hreyflum loftfara». Framfarir er og á All-Russian Institute of léttum málmblöndum (hjólum). Þróunin eru mismunandi miðstöðvar verkfræði allan Rússlandi. "Rostec", Ural Branch Russian Academy of Sciences, UFU leiða þróun þeirra. En samt þeir eru ekki fær um að uppfylla jafnvel lítið eftirspurn 20 tonn af dufti á ári.

Í þessu sambandi, að ríkisstjórnin fyrirmæli menntamálaráðuneytið, ráðuneyti efnahagsþróun, iðnaðarráðuneyti, samgönguráðuneyti, Russian Academy of Sciences, Fano, "Roscosmos", "Rosatom", "Rosstandart" þróun stofnana til að koma á samræmdum program þróun og rannsóknir. Fyrir það er lagt til að úthluta fleiri fjárlögum, auk þess að fjalla um möguleika á fjármögnun á kostnað National Velferð sjóðsins og öðrum aðilum. Það er mælt með því að styðja nýja framleiðslutækni, í Vol. H. Viðbót, Mers, "Rosnano" sjóðurinn "Skolkovo", útflutningur auglýsingastofu "EXIAR", "Vnesheconombank". Ríkisstjórnin er einnig fulltrúi í greininni og viðskiptaráðuneytinu verður að undirbúa hluta ríkisins program fyrir þróun og endurbótum á samkeppnishæfni.