Тренды 3D-печати 2018 года: прорывы, сформировавшие индустрию

2018 год ознаменовал решительный сдвиг для аддитивного производства. С прорывами по ПО, железу и материалам индустрия двинулась за ранний хайп в надежные, production-ready решения. Оцененная в более чем $7 млрд в 2018 (отчет Wohlers), промышленная 3D-печать закрепила свою роль в быстром прототипировании и всё чаще проникает в производство готовых деталей.

1. Металлическая 3D-печать продолжает быструю экспансию

Металлическое аддитивное производство завоевало место в списке MIT Technology Review топ-10 прорывных технологий 2018 года, свидетельствуя о растущей коммерческой жизнеспособности. Продажи металлических AM-систем выросли на впечатляющие 80% в прошлом году (отчет Wohlers), отражая широкое принятие для прототипирования и производства.

Ключевые вызовы — стоимость, скорость и качество деталей — остаются, однако 2018 ввел новый класс низкоуровневых промышленных металлических принтеров. ADAM от Markforged и Joule printing от Digital Alloys, например, нацелены на доставку более высокого качества и более быстрых времен сборки при меньшей стоимости, расширяя доступность технологии.

Металлическое binder jetting также взлетело, с HP запустившей HP Metal Jet. Заявляемое в 50× быстрее традиционных лазерных систем, оно таргетирует производство с первого дня. Решение GE Additive по binder jetting позиционировано для разрушения традиционного литья по авиации, автопрому, энергетике и здравоохранению.

«Компании покупают большее количество металлических AM-систем для удовлетворения производственных потребностей. За последние несколько лет ряд компаний купили одну или две системы для тестирования и квалификации процесса и материалов. Сейчас компании добавляют системы для производства, что требует значительно больше мощностей».

Terry Wohlers

2. Более широкая палитра высокопроизводительных материалов

Материальная инновация стала самым быстрорастущим сегментом аддитивного производства. Стартапы и крупные химические игроки одинаково расширяют портфели для встречи нишевых прикладных запросов. Французская химическая фирма Arkema, например, запустила коммерческую платформу в этом месяце для расширения своего ассортимента материалов для 3D-печати.

Спектр порошков селективного лазерного спекания (SLS) теперь включает новые варианты нейлона, PEBA-базированные и PEKK порошки. Высокопроизводительные термопластики также набирают тракцию для инженерных применений. Хотя пластики все еще доминируют на рынке, использование металлов выросло с 28% в 2017 до 36% в 2018 (отчет Sculpteo), подчеркивая растущую зависимость от металлического AM для производственных деталей.

Несмотря на вызовы стоимости материалов, стратегические партнерства движут цены вниз и расширяют доступность, обеспечивая, что высокопроизводительные сплавы и полимеры держат шаг с отраслевым спросом.

3. Автоматизация движет production-ready аддитивное производство

2018 год подчеркнул критичную роль автоматизации в движении аддитивного производства к массовому производству. Автоматизация сокращает ручные шаги, оптимизирует workflow и бустит общую эффективность.

ПО-решения вроде платформы автоматизации workflow AMFG теперь оркестрируют каждую фазу производства — от приема заказа и подготовки файлов до контроля постобработки — обеспечивая бесшовную интеграцию с существующими производственными процессами.

Продвинутая робототехника и ИИ дополнительно ускоряют производство. Коллаборация Lockheed Martin с US Navy дала ИИ-драйвенные многоклассовые роботизированные системы, депонирующие металл высокомощными лазерами, пока алгоритмы машинного обучения непрерывно корректируют параметры для оптимального качества сборки. Тем временем PostProcess Technologies представила DECI Duo, комбинированный блок удаления поддержек и поверхностной финишеры, ускоряющий оборот для пластиковых и металлических деталей.

«Прямо сейчас есть довольно много процессов, интенсивно использующих человеческий труд в AM. Автоматизация может помочь множеством способов — это может быть просто решение, где детали будут размещены на строительной платформе с использованием ПО автоматизации, или автоматический расчет времени сборки. Мы могли бы даже автоматизировать симуляцию поверхностного финиша, который будет создан в зависимости от используемой ориентации».

Профессор Иэн Кэмпбелл, Университет Лафборо

4. Эволюция симуляции и дизайнерского ПО

ПО остается третьим китом успешного аддитивного производства, дополняя железо и материалы. Инновации в симуляции и генеративном дизайне сделали металлическое AM более доступным и надежным.

Процессная симуляция помогает снизить процент неудач и оптимизировать параметры сборки, предоставляя инженерам более глубокий инсайт в поведение материалов и производительность деталей. Генеративные дизайн-инструменты, теперь часто питaемые ИИ, позволяют быстрое исследование дизайнерских альтернатив на основе ограничений вроде веса, прочности и выбора материала. Desktop Metal Live Parts, например, примеряет, как генеративный дизайн интегрируется с аддитивным производством для разблокировки новых продуктовых концепций.

5. Укрепление безопасности аддитивного производства

Защита интеллектуальной собственности и безопасность данных остаются насущными заботами для 3D-печатного сообщества. 2018 год увидел всплеск решений, защищающих дизайн-файлы и печатаемые объекты.

Датский стартап Create it REAL представил платформу шифрования 3D-печати для FDM-принтеров. Используя выделенный процессорный чип, платформа позволяет пользователям печатать из защищенного потока данных, предотвращая неавторизованный доступ к оригинальному дизайн-файлу и митигируя нарушение авторских прав.

6. Коллаборация и инвестиции ускоряют рост

Индустрия всё больше ко-криейтит решения по производителям, энд-юзерам и академии. Эти партнерства ускоряют принятие технологий доставкой стримлайненных production-ready систем и закрытием навыкового разрыва AM через совместные обучающие программы.

Крупные корпорации вроде Siemens, BMW, Johnson & Johnson и Henkel объявили значительные инвестиции в AM-исследования и производственные объекты. Кампус аддитивного производства BMW на €10 млн, представленный в апреле, сфокусируется на прототипировании, серийном производстве и кастомизированных компонентах, сигнализируя сильную уверенность в аддитивных технологиях как мейнстрим методе производства.

Тренды, формирующие будущее промышленной 3D-печати

По мере закрытия 2018 года аддитивное производство продолжает доставлять осязаемые улучшения в железе, ПО и материалах. Больше компаний принимают AM для оснастки, запасных частей и полноценного энд-производства. Металлическое AM остается ключевым драйвером, в то время как передовое ПО и автоматизация улучшают надежность и эффективность. Продолженное сотрудничество по секторам обещает мостить навыковые разрывы и фостер инновации, павинг путь к полностью интегрированной экосистеме производства Индустрии 4.0.