Аддитивное производство: 5 ключевых инсайтов в 3D-печать для бизнес-лидеров

3D-печать и аддитивное производство готовы к драматическому росту в ближайшие несколько лет. Но компании, заинтересованные в принятии технологии, сталкиваются соловьей расти терминов, техник и процессов. Вот горсть, о которых нужно знать.

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать или аббревиатура AM, готово к существенному росту. Отраслевые аналитики Statista и Fortune Business Insights предсказывают CAGR (составной годовой темп роста) 26,4 процента и 25,8 процента соответственно, последнее предполагая, что глобальный рынок 3D-печати достигнет 51,77 миллиарда долларов к 2026 году.

Просто сказано, это отличное время быть в аддитивном производстве.

Однако те, кто ищет вход в этот буйный рынок, сталкиваются с метелью терминов, техник и технологий. Эти включают SLA (стереолитография), DLP (цифровая обработка света) и FDM (моделирование плавлением) машины, чтобы назвать лишь несколько. Вопрос: «Как нам как дизайнерам и производителям знать, где начать? И какой тип 3D-принтера лучше всего служит нашим нуждам и вписывается в наш бюджет?»

Вы можете начать с вопроса Зака Симкина, президента нью-йоркской AM-программной и консалтинговой фирмы Senvol LLC. Его продукты и сервисы «позволяют компаниям получать доступ к AM-данным, генерировать AM-данные и анализировать AM-данные». Один такой продукт — Senvol Database, бесплатный ресурс, предоставляющий поисковые детали на более чем 1500 промышленных аддитивных производственных машинах и невероятных 3200+ материалах.

«Важно знать, что термин "аддитивное производство" на самом деле являетсязонтическим термином, инкапсулирующим различные и совершенно отличные формы технологии», — говорит Симкин. «Американское общество испытаний и материалов (ASTM) определяет семь разных классификаций AM-процессов, варьирующихся от некоторых более известных, таких как экструзия материала и порошковая плавка к менее известным, как ламинирование листов».

Симкин отмечает, что его компания является членом America Makes, организации, предоставляющей ценную информацию и поддержку AM-сообществу. Так и Stratasys Ltd., производитель 3D-принтеров из Иден-Прейри, Миннесота, чей основатель Скотт Крамп изобрел и запатентовал FDM в 1989 году.

Майкл Миньятти, вице-президент по инженерии для MakerBot Industries LLC, компании Stratasys в Бруклине, Нью-Йорк, предлагает следующий совет для любого, целящегося инвестировать в 3D-принтер, независимо от того, чей логотип сидит на передней части машины:

№ 1: Познакомьтесь с рабочим процессом

Если это ваш первый опыт с 3D-принтерами, вы можете быть удивлены рабочим процессом. Например, печать, выходящая из машины, часто нуждается в шагах постобработки перед тем, как быть готовой к использованию. Это может быть удаление поддержок и общая очистка модели, шлифовка или полировка для получения желаемой шероховатости поверхности, установка вставок и так далее. Каждая технология отличается и имеет разные шаги — убедитесь, что вы понимаете это, чтобы не быть удивленным или разочарованным после вашей первой печати.

№ 2: Оптимизируйте где возможно

Технология все еще относительно молода. 3D-принтеры имеют сложную электронику, много движущихся частей, и в нашем случае расплавленный пластик. Независимо от чьей машины вы используете, некоторое количество неудачных печатей неизбежно. Не расстраивайтесь. Детали не обязательно должны быть спроектированы специально для 3D-печати, но есть оптимизации, доступные, которые увеличат уровень успеха. Это становится второй натурой, как только вы привыкнете, хотя есть немного кривой обучения.

№ 3: Сделайте свою домашнюю работу

Есть много разных технологий для выбора (FDM, SLA, DLP и т.д.) и у каждой разные сильные и слабые стороны. Посмотрите на ваше приложение и выберите технологию, которая лучше всего подходит вашим нуждам. FDM-принтеры — некоторые из самых популярных, потому что они легки в использовании, имеют большой выбор материалов и могут использоваться для разного рода целей, включая конечные компоненты, функциональные прототипы, приспособления и фикстуры, косметические детали и так далее.

№ 4: Материал — ключ

Большинство FDM-машин могут печатать товарные материалы, такие как PLA, PETG и т.д. По мере перехода в более передовые или инженерные материалы, такие как ABS, PC, нейлон, PEKK, углеродное волокно и другие, сложность печати значительно возрастает. Некоторые материалы требуют контролируемых сред, таких как нагретая или безкислородная камера для успеха, в то время как другие требуют специальных экструдеров и систем для работы с требованиями материала. Убедитесь, что вы знаете, какие материалы вас интересуют, и что машина может с ними успешно справиться.

№ 5: Больше не всегда лучше

Вопреки тому, что многие предлагают, больший объем печати не всегда лучше. Хотя заманчиво обеспечить себя на будущее и получить машину с самым большим объемом печати, который вы можете позволить, это не всегда имеет смысл. Большие печати могут занимать очень долгое время, особенно те с поддерживающим материалом, и это не всегда практично. Во многих случаях вы лучше обратитесь в сервисное бюро для редких случаев, где требуется большой объем печати. Конечно, это решение должно приниматься на основе ваших уникальных нужд.

Как упоминалось ранее, слова Миньятти актуальны независимо от того, какой принтер вы сейчас используете или рассматриваете для покупки. И все же необходимо вернуться к тому, что говорит Симкин — что существуют семь технологий 3D-печати, каждая со своими сильными и слабыми сторонами. MakerBot и его родительская компания Stratasys представляют три из этих — FDM, SLA и PolyJet — хотя конкурирующие технологии SLS (селективное лазерное спекание), DMLS (прямое металлическое лазерное спекание), Binder Jet и другие не менее актуальны для производственного сообщества.

Технологии 3D-печати

Для новичков в 3D-печати, вот несколько технологий аддитивного производства, категоризированных Международной организацией по стандартизации (ISO/ASTM 52900).

Все строят детали или особенности деталей слой за слоем, обычно снизу вверх, и все требуют, чтобы детали проходили некоторый уровень постобработки удаления поддержок, который может включать очистку, шлифовку и обработку.

Ванно-фотополимеризация включает стереолитографию (SLA) и цифровую обработку света (DLP). Как следует из названия, она использует ванну фотореактивной смолы и подвижную строительную платформу вместе с ультрафиолетовым (УФ) источником света, таким как лазер или цифровой проектор, чтобы «застывить» каждый слой жидкой смолы.

Порошковая плавка (PBF) принтеры делают металлические или пластиковые детали, используя лазер для спекания или даже плавления вместе отдельных кусочков порошка, напоминающего мелкий песок. Компании такие как GE Aviation выходили в новости за последние годы 3D-печатью топливных форсунок для двигателя LEAP, хотя бесчисленные другие приложения существуют для этой важной технологии.

Ламинирование листов (SL) более известно как ламинированное объектное производство (LOM), которое включает клеивание лазерно-вырезанных кусков бумаги один на другой для построения деталей. Новые системы перешли на волокнисто-усиленные композиты вместо бумаги, делая их подходящими для крупных структурных компонентов, найденных в авиакосмической и автомобильной отраслях.

Есть еще много. Электронно-лучевое производство (EBM) — как следует из названия, использует электронную пушку вместо лазер для плавления металлического порошка. Связующее струйание (BJ) впрыскивает клеевидный жидкий связующий на гнездо пластикового порошка, в то время как материальное струйание (MJ) распыляет жидкие фотополимеры на строительную платформу, затем застывляет их УФ-светом. За пятьдесят баксов любой, желающий прочитать полную спецификацию, может найти её здесь: ISO/ASTM 52900:2015.

Как вы используете аддитивное производство в вашем объекте? Поделитесь мыслями и идеями в комментариях ниже.