Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Manufacturing Technology >> 3D печать

FDM 3D-печать сегодня: текущее состояние, вехи и будущие перспективы

FDM 3D-печать сегодня: текущее состояние, вехи и будущие перспективы

Прогрессы в экструзионной 3D-печати переформатируют траекторию Fused Filament Fabrication (FFF), также известной как FDM.

FFF — наиболее широко принятая аддитивная технология, драйвящая значительный ревеню и огромную установленную базу (SmarTech, 2017). По мере распространения внедрения по промышленным секторам понимание её эволюции критично для инженеров и бизнес-лидеров.

Что двинуло рост FDM и что ждёт экструзионную полимерную печать впереди? Статья ревьювит ключевые вехи, emerging технологии и следующую волну production-grade приложений.

Ключевые вехи развития FDM

Истоки FDM

Конец 1980-х ознаменовал рождение экструзионной 3D-печати. Инженер Скотт Крамп запатентовал Fused Deposition Modeling в 1989 г., через два года Stratasys выпустила 3D Modeler. С тех пор FDM замостила разрыв между дорогим прототипированием и доступной быстрой итерацией.

Сегодня Stratasys остаётся доминирующим железным игроком, предлагая 9 FDM-моделей рядом с линией Polyjet. Пока базовый процесс — плавление и экструзия термопласта слой за слоем — неизменен, инкрементальные инновации стабильно продвигали производительность, надёжность и материаловый ассортимент.

Подъём проекта RepRap и низкокостного FDM

Инициатива RepRap championship открытые, самовоспроизводящиеся принтеры, вдохновив волну низкокостных настольных юнитов после истечения ключевых FDM-патентов. Эта демократизация позволила хоббистам и МСБ экспериментировать с аддитивным производством без запретительных инвестиций.

FDM 3D-печать сегодня: текущее состояние, вехи и будущие перспективы

2010-е: Новое поколение FDM

Десятилетие принесло всплеск компаний, толкающих границы FDM — от непрерывного волоконного печати к крупноформатным решениям.

Пионерирование непрерывной карбон-волоконной 3D-печати

В 2014 г. Markforged представила Continuous Filament Fabrication (CFF) — первую коммерческую непрерывное-волоконную технологию. Пара нейлоновых филаментов со строками карбона, кевлара, стекловолокна — CFF производит детали до 40% легче и сильнее алюминия 6061.

X7 за $70 000 предлагает объём 330 × 270 × 200 мм и высоту слоя 50 мкм — впечатляющая спека для десктопной системы. В 2018 г. Markforged отгрузила 2500+ промышленных принтеров, входя в топ аддитивных фирм.

Новый бенчмарк для крупноформатной FDM-печати?

FDM 3D-печать сегодня: текущее состояние, вехи и будущие перспективы

Крупноформатный FDM адресует потребность в быстром, стоимостно-эффективном инструментарии и производстве компонентов. BigRep, основанная в 2014 г., лидирует с экструдерами объёмом >1 м³.

Скорость — вызов: печать крупных деталей может занимать дни. BigRep решает через более крупные сопла, тяжелые катушки, «high-speed» филамент, режущий время сборки до 50%. Metering Extrusion Technology (MXT), анонсированная на formnext 2018, использует резервуарную систему для точной подачи материала, давая до 5× ускорения.

Насыщенная изотропной прочностью

FDM 3D-печать сегодня: текущее состояние, вехи и будущие перспективы

Слой-за-слоем депозиция часто даёт анизотропные детали с более слабыми Z-связями. FlashFuse технология Essentium митигирует это электрическим нагревом печати, способствуя униформному бондингу и устраняя варпинг. High Speed Extrusion (HSE) 180-S за $75 000 демонстрирует прочность, сравнимую с литьём в прессы.

Essentium привлекла $22 млн в Series A под лидом BASF Venture Capital, топливя дальнейшую разработку production-grade FDM.

Промышленные FDM-материалы

FDM 3D-печать сегодня: текущее состояние, вехи и будущие перспективы

Материальный ландшафт расширился далеко за PLA и ABS. Сегодня принтеры обрабатывают композиты, нейлон, гибкие полимеры, биосовместимые, высокопроизводительные термопласты вроде ULTEM и PEEK.

Высокотемпературные экструдеры теперь позволяют печатать ULTEM и PEEK, делая FDM одним из немногих аддитивных путей для этих требовательных материалов. Химические гиганты — BASF, SABIC, Mitsubishi Chemical's Verbatim, Evonik, Solvay — активно поставляют эти грейды. Недавние PEEK и PPSU филаменты Solvay предлагают исключительные соотношения прочность/вес и химическую стойкость, открывая авиацию, авто, нефть/газ, медицину.

Пока каталог высокопроизводительных FDM-филаментов ещё растёт, растущий спрос ускорит материальные инновации.

3D-печатные фермы: будущее FDM?

Вызовы вроде прочности деталей и скорости печати исторически лимитировали производственное использование FDM. Недавние прогрессы в материалах и процесс-контроле эродируют эти барьеры, но масштабируемость остаётся критичной.

FDM-фермы — сети десятков принтеров, работающих around-the-clock — предлагают жизнеспособный путь к высокообъёмному производству. Voodoo Manufacturing с 200+ FDM юнитами автоматизирует распределение джобов через продвинутый софт, достигая pricing уровня литья в прессы.

Stratasys показала Continuous Build 3D Demonstrator в 2017 г. — модульную систему FDM-ячеек под облачным контролем. Пока не коммерциализирована, концепт демонстрирует потенциал для крупномасштабного непрерывного производства.

По мере зрелости FDM с более сильными, крупными деталями и быстрее, более скейлабельными воркфлоу, она готова разблокировать новые производственные рынки и установить себя как значимая производственная технология.

3D печать

  1. Простая пост-обработка для FDM 3D-печати
  2. Стандарты 3D-печати (обновление 2020): текущий ландшафт и пути развития
  3. Металлическая 3D-печать сегодня: от прототипа к производству
  4. Стереолитография и DLP: текущий ландшафт и будущие перспективы
  5. Как настольные 3D-принтеры переформатируют промышленное производство
  6. Оценка зрелости технологий металлической 3D-печати
  7. Индустрия 4.0 сегодня: ландшафт и вылук на 2017 год
  8. Stratasys анонсирует революционные FDM-инновации: Infinite-Build и Robotic Composite демонстраторы
  9. SLA против FDM: понятное руководство по выбору правильной 3D-технологии
  10. FDM 3D-печать: выбор между настольными и промышленными решениями