Путь HP в 3D-печати: от полимерных инноваций к металлическому аддитивному производству

HP проталкивает пределы аддитивного производства (AM) с 2016 года, запуская линейку полимерных принтеров и, недавно, линейку Metal Jet.
 
С самого начала цель HP — демократизировать 3D-печать, доставляя более быстрые скорости сборки, превосходное качество деталей и прорывную экономику.

Первый шаг в 3D-печать

 
Промышленная 3D-печать все еще сталкивается с серьезными барьерами — экономическими, технологическими и кадровыми. Традиционное производство часто обгоняет AM в скорости и эффективности, и авансовые инвестиции для внедрения AM могут быть пугающими. HP адресовала эти вызовы с Multi-Jet Fusion (MJF), технологией порошкового слоевого сплавления (PBF), использующей пластиковый порошок для сборки деталей слой за слоем.

MJF начинает с распыления тонкого слоя порошка. Фьюзинг-агент, спроектированный для поглощения инфракрасной энергии, распыляется по кровати, трассируя контуры детали. Инфракрасный свет затем нагревает фьюзинг-агент, расплавляя и связывая порошок в этих зонах. Повторение цикла строит деталь.

С MJF HP установила новый бенчмарк для полимерного PBF: консистентные механические свойства, более быстрые процессные времена и более высокая точность, чем сравнимые системы вроде Selective Laser Sintering (SLS). Исследование Xometry показало, что MJF-детали стоят на 30% дешевле печати, чем SLS, разрыв расширяется с объемом, потому что HP-принтеры могут производить множественные детали одновременно.

На пути к индустриализированной полимерной 3D-печати

 
С самого начала линейка MJF HP нацеливалась на функциональное прототипирование и среднеобъемное производство. Jet Fusion 3D 4200, выпущенный в конце 2016, быстро завоевал репутацию одного из лучших машин для малого серийного производства в семействе PBF.

Система 4200 включает принтер, станцию охлаждения и две взаимозаменяемые сборки, позволяющие непрерывную печать и немедленную пост-обработку — критично для производственных рабочих процессов. Отчет Digital Manufacturing Trends Q2/2018 от 3D Hubs ранговал Jet Fusion 3D 4200 вторым по качеству принтера и топом по произведенным деталям в том году.

Универсальность 4200 охватывает функциональные прототипы, оснастку и короткие серии конечных деталей. Недавнее партнерство с SmileDirectClub, производящим прозрачные алigнера, иллюстрирует влияние: 49 принтеров Jet Fusion 3D производят более 50 000 уникальных форм ежедневно, ускоряя рост SmileDirectClub и встречая растущий спрос.

Вход в арену полноцветной 3D-печати

 
В 2018 HP запустила серию Jet Fusion 300/500 — свои первые полноцветные 3D-принтеры. Точная, доступная цветная печать давно была целью производителей, иначе тратящих часы на окраску пост-печатных деталей. Новая серия предлагает стоимоэффективную альтернативу для малых и средних разработчиков и конкурирует напрямую с Stratasys и 3D Systems.

Следующий уровень: Объемное аддитивное производство

 
К 2018 HP уже произвела 10 миллионов деталей своими принтерами, но амбиции компании не остановились там. В 2019 HP анонсировала серию Jet Fusion 5200, спроектированную для высокообъемного производства с точностью и повторяемостью литья под давлением.

Ключевые апгрейды включают мощную ламповую массив, сплавляющий порошок за один проход — бустинг продуктивность на 40% и позволяя высокотемпературные материалы. Серия 5200 уже в производстве у клиентов вроде Vestas, использующей TPU для печати защитных компонентов для лопастей ветряков, и Kupol, 3D-печатающей более безопасные, комфортные шлемы.

Дорожная карта материалов HP для 3D-печати

 
Путь HP от прототипирования к серийному производству движим непрерывной материаловой инновацией. Ранние MJF-принтеры могли печатать только Полиамид 12 (PA12). Сегодня серии 4200 и 5200 поддерживают растущий спектр термопластов: PA11, PA12 Glass Beads (40% стеклонаполненный нейлон), гибкий TPU и, в партнерстве с BASF, полипропилен (PP) с той же долговечностью и химической устойчивостью, что и литой PP.

Реюзабилити — краеугольный камень материальной стратегии HP. Пока SLS-порошки рециклируют только 30–50%, MJF-порошки HP могут быть реиспользованы до 80% благодаря низкореактивным материалам вроде 3D High Reusability PA 122, устойчивых к молекулярному росту при нагреве. HP продолжает расширять палитру — огнеупорные пластики, эластомеры, высокопроизводительные полиамиды — и приглашает химические компании к коллаборации на Multi-Jet Fusion Open Platform.

Новая граница: Металлическая 3D-печать

 
Строя на полимерном успехе, HP запустила Metal Jet в 2018 — аддитивное решение на базе биндер-джеттинга. Комбинируя кастомную печатающую головку с 5280 соплами по шести головам, HP достигает беспрецедентной скорости и надежности.

Биндерная химия HP — гейм-чейнджер: система использует менее 1% связующего, порядок ниже традиционного металлического литья под давлением. Это сокращает время синтеринга, стоимость и сложность, позиционируя Metal Jet для соответствия экономике конвенционального производства.

Пока машина еще не продается, HP предлагает производственный сервис и нацеливается на коммерческую доступность в 2021. Ранние приемники включают Volkswagen, партнерившуюся с HP для включения Metal Jet-напечатанных ручек коробки передач и креплений зеркал в свои следующие поколения автомобилей.

Драйвинг цифрового производства

 
Непрерывный фокус HP на аддитивном производстве — от полимеров к металлам — позиционирует ее как будущего лидера отрасли. Уверенность компании в своей технологии очевидна: HP использует 3D-печать для производства деталей для своих же принтеров, оптимизируя цепочки поставок и демонстрируя масштабируемость своих решений. По мере ускорения дорожной карты HP влияние на компанию и более широкий производственный сектор только вырастет.