8 ведущих отраслей, получающих прибыль от аддитивного производства

Аддитивное производство (AM), или 3D-печать, в последние годы быстро развивается. По мере того, как новые отрасли начинают осваивать технологии, они открывают для себя множество способов, которыми они влияют на их бизнес. Технологии аддитивного производства продолжают развиваться быстрыми темпами, что приводит к разработке новых приложений для аддитивов. Эти новые процессы, наряду с растущим ассортиментом промышленных материалов, таких как титан, сталь и ряд пластмасс, открывают широкий спектр возможностей.

Благодаря всем этим применениям аддитивного производства многие отрасли могут снизить затраты на разработку и производство, одновременно увеличивая производство, скорость, инновации и время вывода продукта на рынок. Также возможно изготавливать новые конструкции и формы, при этом уменьшая количество отходов. Читайте дальше, чтобы узнать больше об этих восьми отраслях, извлекающих выгоду из аддитивного производства, и о будущем этой технологии.

Быстрые ссылки:

• Что такое аддитивное производство?
• Каков размер рынка аддитивного производства в 2021 году?
• Ведущие отрасли, извлекающие выгоду из аддитивного производства
• Хотите узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, представляет собой процесс создания трехмерного объекта из цифровой 3D-модели или модели САПР. Как следует из названия, аддитивное производство работает путем добавления материалов для создания объекта путем построения его слой за слоем. Эти материалы могут включать металлические порошки, пластик или керамику. Аддитивное производство может дополнить, а в некоторых случаях полностью заменить традиционные методы создания объектов путем обработки, резки, токарной обработки, формовки, фрезерования и других «субтрактивных» производственных процессов.

В процессе аддитивного производства объект проектируется с использованием программного обеспечения САПР (автоматизированного проектирования) или путем сканирования объекта, который будет напечатан. Программное обеспечение может преобразовать сканирование в точную основу для трехмерной печатной машины, которая будет следовать слой за слоем.

Каков размер рынка аддитивного производства в 2021 году?

По мере того, как достижения в аддитивном производстве продолжают делать этот процесс более доступным, чем когда-либо, все большее число отраслей внедряют 3D-печать в свои операции. В настоящее время технологии аддитивного производства стремятся стать подрывной силой во всей мировой обрабатывающей промышленности. По прогнозам, размер мирового рынка аддитивного производства в 2028 году составит 30,6 млрд долларов. Согласно другим отчетам, рынок будет расти высокими темпами - 14,4% в год. Ожидается, что к 2027 году производство займет почти 33% от общей доли рынка.

Движущей силой этого быстрого роста является способность технологий аддитивного производства для компаний перейти от приложений для создания прототипов к эффективному массовому производству деталей, компонентов и принадлежностей. С развитием технологий AM в сочетании с растущим применением добавок в различных отраслях, рынок, вероятно, будет постоянно расширяться.

Ведущие отрасли, извлекающие выгоду из аддитивного производства

Поскольку новые приложения аддитивного производства продолжают быть доступными, все больше отраслей используют технологии AM. Вот некоторые из ведущих отраслей, которые в настоящее время разрабатывают и производят приложения для аддитивного производства, которые еще несколько лет назад были недостижимы.

Аэрокосмическая промышленность

Всегда оставаясь на переднем крае, авиакосмическая промышленность первой начала применять аддитивное производство. Аэрокосмические компании должны соответствовать некоторым из самых строгих стандартов обрабатывающей промышленности, а детали и компоненты должны быть изготовлены из материалов с высочайшими эксплуатационными характеристиками. Используя AM, инженеры могут проектировать сложные высокопрочные детали, а также снижать вес аэрокосмических компонентов за счет печати более эффективных геометрических форм и устранения значительного количества ненужного материала. Это позволяет снизить расход топлива, выбросы CO2 и снизить расходы (а также более выгодные цены на авиабилеты).

Автомобильная промышленность

Так же, как и в аэрокосмической отрасли, автомобильная промышленность всегда стремится к инновациям с помощью новейших разработок; их продукты также подвергаются высоким скоростям и суровым условиям. AM позволяет им разрабатывать сложные высококачественные детали, которые могут выдерживать эти условия, обеспечивая повышенную безопасность. Быстрое прототипирование также улучшает качество автомобилей, позволяя производителям автомобилей проверять такие вещи, как водонепроницаемость и высокие температуры. Кроме того, 3D-печать позволяет объединять детали, сокращать складские запасы и позволяет выполнять ремонт или техническое обслуживание одной детали. И, как и в аэрокосмической отрасли, технологии AM позволяют печатать решетчатые конструкции, чтобы детали автомобилей были как можно более легкими и аэродинамичными.

Реальный пример 3D-печати в автомобильной промышленности - это то, как Porsche теперь поставляет детали редких классических автомобилей через 3D-принтер. Там, где коллекционерам будет сложно найти устаревшие детали для своих автомобилей, 3D-печать позволяет печатать запчасти для редких автомобилей.

Потребительские товары

Маркетинговые команды, ведущие продукт от концепции до завершения, часто больше всего времени тратят на дизайн. Чтобы убедиться, что продукт правильный, много времени тратится на создание прототипов, чтобы доказать заинтересованным сторонам концепции и, в конечном итоге, предоставить продукт, удовлетворяющий потребности потребителей.

Приняв AM, маркетинговые команды могут гораздо быстрее разрабатывать итерации своего продукта, а затем быстро менять дизайн, чтобы при необходимости скорректировать дизайн. По мере того, как аддитивное производство продолжает развиваться с увеличением объемов и скоростью производства, с помощью технологий AM может производиться больше потребительских товаров для быстрого и эффективного массового производства.

Энергия

По оценкам, перебои в подаче электроэнергии, скачки и всплески электроэнергии обходятся экономике США более чем в 150 миллиардов долларов в год из-за простоев рабочей силы и потери производительности и данных. Используя аддитивное производство, энергетический сектор может создавать легкие, эффективные и экологически чистые компоненты, которые также могут выдерживать экстремальные условия. Кроме того, технология AM позволяет разрабатывать коррозионно-стойкие металлические материалы для изготовления деталей по индивидуальному заказу, которые могут потребоваться для работы под водой или в других суровых условиях.

Помимо возможности разработки продуктов высшего качества, внедрение аддитивного производства в энергетике предполагает использование более новых и легких материалов. И, учитывая, что технологии AM сокращают производственные затраты на 40% и время выхода на рынок на одну треть, ожидается, что энергетическая отрасль будет вкладывать значительные средства в аддитивное производство в будущем.

Инфраструктура

Представьте, что вы идете по мосту, полностью сделанному из 3D-печати. Скоро это может стать реальностью. Фактически, первый в мире пешеходный мост, напечатанный на 3D-принтере, был открыт в 2018 году уже в Нидерландах. Конструкция была создана с помощью аддитивной робототехники, наслоившей расплавленную сталь, и имеет размер почти 40 футов в поперечнике.

Аддитивное производство на строительном рынке расширяется, открывая новую эру для отрасли. Согласно исследованию Transparency Market Research, к 2027 году объем 3D-печати в секретариате инфраструктуры будет расти со среднегодовым темпом роста 33%. Поскольку печатные материалы можно точно наносить слой за слоем при строительстве инфраструктуры или зданий, AM сокращает отходы материалов и позволяет сделать строительство максимально рентабельным.

Кроме того, технология 3D-печати позволяет создавать сложные конструкции, поскольку материалы печатаются точно, что снижает вероятность аварий в инфраструктуре из-за ошибок при строительстве и плохого проектирования. Хотя 3D-печать не используется в повседневном строительстве мостов, есть большой потенциал в будущем по мере расширения отрасли. И, учитывая недавний отчет, в котором говорится, что более трети всех мостов в США нуждаются в капитальном ремонте или должны быть заменены, в ближайшем будущем может произойти быстрое расширение отрасли.

Медицина и фармацевтика

Аддитивное производство произвело революцию в медицинской индустрии, превратив то, что когда-то было научной фантастикой, в новую реальность. Эта технология открывает новые возможности для врачей, пациентов и исследовательских институтов. От прочных протезов и реалистичных анатомических моделей до компонентов хирургического уровня - невероятное количество объектов, которые уже были успешно напечатаны в медицинской сфере, дает представление о потенциале, который эта технология имеет для здравоохранения в ближайшем будущем.

Например, аддитивное производство позволяет создавать 3D-печатные стоматологические приспособления и устройства на заказ, такие как зубные протезы, коронки и даже Invisalign ™, из множества материалов и отпечатков, адаптированных для каждого человека. В настоящее время рынок 3D-печати для цифровой стоматологии оценивается в 2,5 миллиарда долларов и, как ожидается, будет продолжать расти. Кроме того, аддитивное производство позволяет изготавливать такие устройства, как слуховые аппараты, которые могут производиться серийно, для лучшей подгонки и обеспечения высочайшего уровня комфорта для пользователя.

Один из последних текущих проектов - использование исследователями аддитивной технологии для печати эмбриональных стволовых клеток человека. Таким образом, эти стволовые клетки можно затем использовать для создания ткани для тестирования лекарств или выращивания замещающих органов, для печати на коже, которая может заменить сожженную или поврежденную кожу, и для печати раковых клеток для изучения и тестирования на них новых лекарств. Хирург Энтони Атала, директор Института регенеративной медицины Уэйк Форест, даже работал над печатью органов, полагая, что печать органа может вскоре заменить трансплантацию органа.

Съедобные товары

Аддитивное производство может потрясти пищевую промышленность. В то время как аддитивное производство в настоящее время в меньшей степени меняет правила игры в пищевой промышленности, съедобная AM-печать открывает множество возможностей. На данный момент шоколад и даже пиццу можно напечатать на 3D-принтере.

Биндер-струйная печать - один из наиболее распространенных методов производства продуктов питания, напечатанных на 3D-принтере. Путем замены металлических порошков и полимеров кристаллическим сахаром для проектирования и создания сложных и точных сахарных скульптур, особенно для ресторанов, пекарен и отелей. Съедобная аддитивная печать открывает возможности для брендинга производителей конфет и сладостей, поскольку 3D-печать позволяет наносить точные логотипы и фотографии.

Также существует вероятность того, что аддитивное производство пищевых продуктов может привести к созданию уникальных рецептур пищевых продуктов для диетических нужд, упрощенному распределению в труднодоступных местах и ​​индивидуализированным медицинским / пищевым добавкам.

Спорт

3D-печать оказывает влияние на мир производства игр и спорта при создании одежды, снаряжения и аксессуаров. Индустрия спортивных товаров приносит около 45 миллиардов долларов в год только в Соединенных Штатах, и аддитивное производство предлагает множество преимуществ. Поскольку 3D-печать допускает индивидуальную настройку и персонализацию, производители спортивных товаров сейчас разрабатывают индивидуальное оборудование для спортсменов, адаптированное к их точным размерам. Спортивное снаряжение теперь также можно изготавливать более легким, но таким же прочным, если не более сильным.

Аддитивное производство также предоставляет возможности для повышения безопасности за счет более прочных материалов и сложной геометрической конструкции. Производители футбольных шлемов всегда ищут способы улучшить дизайн шлемов, чтобы предотвратить травмы головы. Благодаря способности 3D-печати создавать решетчатые структуры конечный продукт не только легкий, но и обеспечивает более безопасное распределение давления для физических шлемов. Наряду с возможностью настройки каждого шлема в соответствии с точной формой головы спортсмена, 3D-печать может создать превосходный шлем.

Компании, производящие пищевые продукты, от Adidas до Nike, используют аддитивное производство для создания индивидуально подобранных шоу, которые обеспечивают лучшее сцепление и посадку, а также улучшенные стельки и внешний вид. Хотя полностью 3D-печатная обувь в настоящее время отсутствует на рынке, 3D-печать используется в производстве многих видов спортивной обуви сегодня и, вероятно, будет продолжать расти в этой отрасли.

Хотите узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Аддитивное производство меняет правила игры для производителей любого размера. Это может позволить им создавать продукты быстрее и дешевле, но с меньшими отходами производства и с большей точностью. Если посмотреть на картину в целом, AM также меняет жизнь обычных американцев, от достижений в медицине до более безопасного транспорта и дорог.

Вы можете начать развивать свой бизнес уже сегодня с помощью аддитивного производства! Если вы не знаете, с чего начать, обратитесь к нашим экспертам сегодня! CMTC здесь, чтобы помочь малым и средним производителям найти решения, которые могут повлиять на их бизнес для устойчивого и результативного роста.