Как аддитивное производство революционизирует 8 ключевых отраслей

Аддитивное производство (AM) или 3D-печать стремительно развивались в последние годы. По мере того как новые отрасли начинают принимать технологию, они открывают множество способов влияния на свой бизнес. Технологии аддитивного производства продолжают эволюционировать в быстром темпе, приводя к разработке новых аддитивных применений. Эти новые процессы вместе с растущим спектром производственных материалов — титан, сталь, ряд пластиков — позволяют широкий набор возможностей.

Со всеми этими применениями аддитивного производства многочисленные отрасли способны снижать затраты на разработку и производство, увеличивая производство, скорость, инновации и время выхода на рынок. Также возможно создание новых структур и форм — при этом уменьшая отходы. Читайте дальше о восьми отраслях, получающих выгоды от аддитивного производства, и будущем этой технологии.

Быстрые ссылки:

• Что такое аддитивное производство?
• Какой размер рынка аддитивного производства в 2021 году?
• Топ отраслей, выигрывающих от аддитивного производства
• Заинтересованы узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство, также 3D-печать — процесс создания трехмерного объекта из цифровой 3D- или CAD-модели. Как подразумевает название, аддитивное производство работает добавлением материалов для создания объекта послойным набором. Материалы могут включать металлические порошки, пластик или керамику. Аддитивное производство может дополнять, а в некоторых случаях полностью заменять традиционные методы создания объектов механической обработкой, резкой, токарной, фрезерной и другими «вычитающими» процессами.

В процессе аддитивного производства объект проектируется в CAD-софте или путем сканирования объекта для печати. Софт переводит скан в точную структуру для 3D-принтера для следования слой за слоем.

Какой размер рынка аддитивного производства в 2021 году?

По мере того как достижения аддитивного производства делают процесс более доступным, все больше отраслей внедряют 3D-печать в операции. На данный момент технологии аддитивного производства выглядят как высокодисруптивная сила во всей глобальной производственной индустрии. Глобальный размер рынка аддитивного производства прогнозируется в $30,6 млрд к 2028 году. Другие отчеты оценивают рост на высокий темп 14,4% в год. Ожидается, что производство получит почти 33% общей доли рынка к 2027 году.

Движущая сила быстрого роста — способность технологий AM для компаний перейти от прототипирования к эффективному серийному производству деталей, компонентов и аксессуаров. С прогрессом AM-технологий и растущим принятием аддитивного в различных отраслях, вероятно, рынок будет продолжать расширяться.

Топ отраслей, выигрывающих от аддитивного производства

По мере появления новых применений аддитивного производства, больше отраслей принимают технологии AM. Вот некоторые из топ-отраслей, разрабатывающих и производящих применения AM, недоступные всего несколько лет назад.

Аэрокосмическая

Всегда на переднем крае, аэрокосмическая отрасль была ранним принятелем аддитивного производства. Аэрокосмические компании должны соответствовать самым строгим стандартам производства, детали и компоненты должны быть из материалов высшей производительности. Используя AM, инженеры могут проектировать сложные высокопрочные детали, снижая вес аэрокосмических компонентов путем печати более эффективных геометрий и устранения значительных объемов лишнего материала. Это позволяет снизить расход топлива, выбросы CO2 и затраты (плюс — лучшие авиатарифы).

Автомобилестроение

Как и аэрокосмическая, автопром всегда ищет инновации в новых дизайнах; их продукты также подвергаются высоким скоростям и суровым условиям. AM позволяет разрабатывать сложные высококачественные детали, выдерживающие эти условия, предлагая улучшенную безопасность. Быстрое прототипирование также улучшает качество автомобилей, позволяя производителям тестировать водостойкость и высокие температуры. Кроме того, 3D-печать позволяет консолидацию деталей, снижая запасы и позволяя ремонт или обслуживание одной деталью. И, как в аэрокосмике, AM-технологии позволяют печатать решетчатые структуры, чтобы автодетали были максимально легкими и аэродинамичными.

Реальный пример 3D-печати в автопроме — как Porsche теперь поставляет детали редких классических авто через 3D-принтер. Коллекционерам было трудно найти устаревшие детали, 3D-печать позволяет печатать запасные части для редких авто.

Потребительские товары

Для маркетинговых команд, выводящих продукт от концепции к завершению, часто наибольшее время тратится на дизайн. Чтобы продукт был идеален, много времени уходит на создание прототипов для доказательства концепций стейкхолдерам и итоговой доставки потребительски приятного продукта.

Принимая AM, маркетинговые команды могут разрабатывать итерации продукта гораздо быстрее и затем быстро пивотнуть для корректировки дизайна по мере необходимости. По мере продвижения аддитивного производства в объеме сборки и скорости, больше потребительских товаров может производиться через AM-технологии для быстрых и эффективных массовых спросов.

Энергетика

Электрические отключения, скачки и перепады оцениваются в более $150 млрд ежегодных ущербов экономике США из-за простоев труда и потерь производительности и данных. Используя аддитивное производство, энергетический сектор может создавать легкие, эффективные и экологичные компоненты, выдерживающие экстремальные условия. Плюс, AM-технологии позволяют разрабатывать коррозийно-стойкие металлические материалы для кастомных деталей, которые могут работать под водой или в других суровых средах.

Помимо возможности разработки превосходных продуктов, принятие AM в энергетике подразумевает использование новых и более легких материалов. И с AM-технологиями, снижающими производственные затраты на 40% и время выхода на рынок на треть, энергетическая отрасль ожидает значительных инвестиций в аддитивное производство в будущем.

Инфраструктура

Представьте мост, полностью сделанный 3D-печатью. Скоро это может стать реальностью. Фактически, это уже есть в Нидерландах, где в 2018 году открыт первый в мире 3D-напечатанный пешеходный мост. Структура создана аддитивной робототехникой послойным наложением расплавленной стали и измеряет почти 40 футов.

Аддитивное производство в строительном рынке расширяется, вводя новую эру для отрасли. По исследованию Transparency Market Research, 3D-печать в инфраструктурном секторе прогнозируется расширением с CAGR 33% к 2027 году. Поскольку печатаемые материалы могут точно наноситься слой за слоем при строительстве инфраструктуры или зданий, AM снижает материальные отходы и позволяет строительству быть максимально стоимоэффективным.

Кроме того, 3D-печать позволяет сложные дизайн-структуры, так как материалы печатаются точно — снижая вероятность инфраструктурных аварий от строительных ошибок и плохого дизайна. Хотя 3D-печать не используется в повседневном мостостроении, есть большой будущий потенциал по мере расширения отрасли. И с недавним отчетом, что более трети всех мостов США нуждаются в масштабном ремонте или замене, может быть быстрое расширение отрасли в ближайшем будущем.

Медицина и фармацевтика

Аддитивное производство революционизировало медотрасль, превратив бывшую научную фантастику в новую реальность. Технология доставляет прорывы врачам, пациентам и научным институтам. От долговечных протезов и анатомически точных моделей до хирургических компонентов — невероятное множество успешно напечатанных в медсфере объектов дает представление о потенциале этой технологии для здравоохранения в ближайшем будущем.

Например, аддитивное производство позволяет 3D-напечатанные стоматологические приспособления и кастомные устройства — протезы, коронки, даже Invisalign™ — изготовленные из различных субстратов и настроенные под каждого индивидуально. В настоящее время рынок 3D-печати для цифровой стоматологии оценен в $2,5 млрд — и ожидается только рост. Кроме того, AM позволяет устройства вроде слуховых аппаратов, которые могут массово производиться для лучшего прилегания и максимального комфорта пользователя.

Один из последних проектов — использование аддитивной технологии исследователями для печати человеческих эмбриональных стволовых клеток. Это позволяет создавать ткани для тестирования лекарств или выращивания заменительных органов, печатать кожу для замены ожогов, печатать раковые клетки для изучения и тестирования новых лекарств. Хирург Энтони Атала, директор Института регенеративной медицины Wake Forest, работает над печатью органов, веря, что печать органа может скоро заменить пересадку органа.

Пищевые продукты

Аддитивное производство потенциально может встряхнуть пищевую отрасль. Хотя AM меньше меняет игру в пищевой индустрии сейчас, съедобная AM-печать несет множество возможностей. На данный момент шоколад и даже пицца могут быть 3D-напечатаны.

Биндер-джетинг — один из распространенных методов 3D-печати еды. Заменяя металлические порошки и полимеры кристаллическими сахарами для проектирования и создания сложных точных сахарных скульптур, особенно для ресторанов, пекарен и отелей. Съедобная аддитивная печать дает брендинговые возможности производителям конфет и сладостей, так как 3D-печать позволяет точно рисовать логотипы и фото.

Также есть возможности, что аддитивное производство в съедобных продуктах может привести к созданию уникальных пищевых формулировок для диетических потребностей, упрощенной доставке в труднодоступные локации и кастомных медикаментозно/питательных добавок.

Спорт

Мир производства спортивных товаров и игр влияет 3D-печатью в создании моды, снаряжения и аксессуаров. Спортивная индустрия делает около $45 млрд ежегодно только в США, и аддитивное производство предлагает множество преимуществ. Поскольку 3D-печать позволяет кастомизацию и персонализацию, производители спортивных товаров теперь разрабатывают персонализированное оборудование для атлетов, точно под их измерения. Спортивное снаряжение теперь может производиться более легким, но так же прочным, если не более.

Аддитивное производство также дает возможности для лучшей защитной экипировки благодаря более прочным материалам и сложным геометрическим дизайнам. Производители футбольных шлемов всегда ищут способы улучшить дизайн для предотвращения черепно-мозговых травм. С возможностью 3D-печати создавать решетчатые структуры, финальный продукт не только легкий, но и обеспечивает более безопасное распределение давления для физических шлемов. Вместе с возможностью кастомизировать каждый шлем под точную форму головы атлета, 3D-печать может произвести превосходный шлем.

Компании спортивных товаров, от Adidas до Nike, используют аддитивное производство для создания кастомно сидящей обуви, обеспечивающей лучший грип и посадку, а также лучшие стельки и экстерьеры. Хотя полностью 3D-напечатанная обувь пока не на рынке, 3D-печать задействована в производстве многих спортивных кроссовок сегодня и, вероятно, продолжит расти в этой отрасли.

 

Заинтересованы узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Аддитивное производство — гейм-чейнджер для производителей всех размеров. Оно позволяет создавать продукты быстрее и дешевле — но с меньшими производственными отходами и лучшей точностью. Глядя на большую картину, AM также меняет жизнь обычных американцев — от медпрорывов до более безопасного транспорта и дорог.

Вы можете начать растить свой бизнес сегодня с аддитивным производством! Если не знаете, с чего начать — обратитесь к нашим экспертам сегодня! CMTC здесь, чтобы помочь малым и средним производителям найти решения для устойчивого и значимого роста.