Что пошло не так с 3D-печатью и почему сейчас нет голоса?

3D-печать много лет назад называли новой технологией промышленной революции, так почему же сейчас голос о 3D-печати становится все тише? Действительно ли 3D-печать является технологией, которая может возглавить промышленную тенденцию? Что мешает возможности 3D-печати добиться крупносерийного производства?

Определение 3D-печати <сильный>

3D-печать, также известная как «аддитивное производство». ", является новой технологией быстрого прототипирования. В отличие от традиционных субтрактивных производственных процессов, 3D-печать — это технология, при которой материалы наносятся или соединяются слой за слоем для создания трехмерных объектов на основе файлов данных дизайна.

Технология 3D-печати в современном понимании зародилась в США в середине 1980-х годов. Чарльз Халл (основатель 3D Systems) и Скотт Крамп (основатель Stratasys) — пионеры в области технологии 3D-печати.

В конце 1980-х и начале 1990-х годов группа малых и средних американских технологических компаний, представленная 3D Systems и DTM, последовательно разработала стереолитографию (SLA). , селективное лазерное спекание (SLS) и моделирование наплавления (FDM) . и другие основные технические маршруты, после более чем 20 лет осадков и постоянного улучшения он становится все более зрелым.

Самая большая разница между 3D-печатью и традиционным производством заключается в процессе формирования изделий. В традиционном производстве весь производственный процесс обычно должен проходить через процесс открытия формы, литья или ковки, резки и сборки компонентов. 3D-печать исключает сложный процесс, отсутствие форм, одноразовое формование. Таким образом, 3D-печать может заменить некоторые конструкции, недоступные при традиционном производстве, и создать более сложные конструкции.

Почему 3D-печать не получила массового производства? <сильный>

Причина, по которой 3D-печать не может обеспечить крупномасштабное производство, заключается в том, что условия для крупномасштабного производства еще не созданы. И 3D-принтер — это, по сути, отдельная машина, это часть существующей производственной цепочки, а не система прямой интеграции производственных возможностей.

Фактически, 20 или 30 лет назад технология 3D-печати позволяла изготавливать изделия из таких материалов, как смола. В последние годы диапазон материалов, которые можно обрабатывать с помощью 3D-печати, расширился за счет включения металлических материалов (технология лазерного спекания) и успешно реорганизовал технологические процессы, существовавшие десятилетия назад, такие как объединение информационных технологий, лазерных лучей и т. д. для обработка поверхности изделий или деталей и аддитивное производство.

Но что касается текущего развития, развитие технологии 3D-печати зависит от постоянного улучшения качества ключевых компонентов, таких как лазеры и электронные пушки.

Применение 3D-печати в промышленности <сильный>

В промышленном производстве у 3D-принтеров есть два основных применения.

<сильный>1. Некоторые детали или готовые изделия со сложной конструкцией в основном представляют собой готовые изделия с высокими требованиями к точности и деталям процесса, включая мелкие детали и крупные компоненты.

То есть большинство технологий 3D-печати могут преодолеть структурные геометрические ограничения. И поэтому при обработке крупногабаритных компонентов определенных конструкций не только снижается трудоемкость процесса по сравнению с традиционными, но и снижается стоимость.

Например, так называемое лазерное аддитивное производство, традиционно каркас фюзеляжа F-22 изготавливается из поковок из титанового сплава. Благодаря технологии суперпозиции ЛАМ экономит 90% очень дорогого сырья и не требует специального изготовления. Для пресс-форм стоимость обработки, которая первоначально была эквивалентна 1-2-кратной стоимости материала, теперь составляет всего 10% от первоначальной. По приблизительным подсчетам стоимость обработки 1-тонной сложной конструкции из титанового сплава составляет около 25 миллионов юаней, а стоимость LAM лишь намного ниже, чем у традиционного процесса.

<сильный>2. Экстренные или быстро производимые продукты для определенных отраслей.

Самый простой - военный, предоставляющий бригаде по механическому обслуживанию обработку некоторых готовых изделий на месте, чтобы обеспечить обслуживание механической платформы в аварийных ситуациях.

В большинстве случаев после повреждения танков и бронетехники в наземных боях более определенного процента от них отказываются напрямую по соображениям стоимости. 3D-печать может решить эти проблемы, конечно же, во время марша, когда логистика напряжённая, не говоря уже о быстром производстве некоторых расходных материалов.

Например, наиболее известным в области медицины является использование 3D-печати для печати высокоточных моделей, помогающих в лечении. Например, Stratasys Solidoodle 2 можно использовать для печати моделей внутренних органов или тканей пациентов, чтобы помочь в составлении точных хирургических планов. Медицинская 3D-печать не требует внешних конечностей, совместимых с биологическими тканями, и обеспечивает глубокую настройку.

Медицинские устройства in vitro включают в себя медицинские модели, медицинские устройства, такие как протезы, слуховые аппараты, шаблоны для стоматологической хирургии и т. д. Согласно статистике американской организации Amputee Coalition, около 2 миллионов человек в Соединенных Штатах в настоящее время используют протезы, напечатанные на 3D-принтере. /Р>

Причины, по которым 3D-печать не масштабируется <сильный>

<сильный>1. Эффективность производственной модели

Эффективность комплексного литья мономеров точно не сравнима с эффективностью «обработка классифицированных деталей + сборка в промышленности», поскольку последняя мобилизует производственные мощности всей производственной системы, а обработка полуфабрикатов и градация может повысить эффективность процесса. Почти в высшей степени это равносильно формированию конвейера во всей отрасли.

Однако при комплексной формовке единого корпуса рабочий процесс полностью фиксирован, и такой индустриальный эффект сформировать невозможно, а текущий корпус 3D-принтера не выдерживает длительных высокоинтенсивных нагрузок. Кроме того, стоимость обслуживания и сложность производства одной машины намного выше, чем при традиционном процессе равномерного распределения производственной цепочки.

<сильный>2. Применимость материалов для 3D-печати

Во-первых, это проблема процесса, вызванная применением материала.

Потому что специальные металлические порошки должны быть сделаны заранее; плотность печатных металлических изделий низкая, до 98% от плотности отливок, а в некоторых случаях ниже, чем механические свойства поковок, конечно, в некоторых компонентах, таких как крупные компоненты из титанового сплава (например, относительно горячие авиационная промышленность) может полностью соответствовать механическим свойствам, но в целом ситуация спорная; некоторые печатные изделия имеют низкое качество поверхности и точность 2-10 мкм, что требует последующей обработки, такой как шлифовка и полировка; Поддерживающий материал трудно удалить при 3D-печати деталей со сложными криволинейными поверхностями.

<сильный>3. Более высокая стоимость по сравнению с традиционной обработкой с ЧПУ

Конечно, эти затраты в основном связаны с затратами на техническое обслуживание одной машины, работающей с высокой нагрузкой в ​​течение длительного времени, как упоминалось ранее, что приводит к высокой стоимости крупномасштабного производства.

Также есть стоимость материалов. Модель глубокой настройки типа детали на самом деле не является дешевой моделью производства с широким рынком.

Повлияет ли 3D-печать на производство? <сильный>

3D-печать не может стать основным методом производства из-за невозможности массового производства. Но это не означает, что 3D-печать не станет лучшей частью обработки и новой тенденцией в обработке продуктов в будущем.

Основная проблема сейчас заключается в том, что нынешняя индустрия 3D-печати должна точно определять тип рынка и аудиторию своих продуктов, а также продвигать рынок в отрасли. Аддитивное производство должно создать новый мир в своей новой области. То есть преимущества и концепции полного аддитивного производства, разработка собственных приложений и рынков.