Additive Tecnoloxía: descrición, definición e aplicación caracterízase ratings. tecnoloxías de aditivos na industria

tecnoloxía 3D-impresión foi introducido en 1986, cando a empresa 3D Systems desenvolveu a primeira impresora especial - máquina de estereolitografia, que son amplamente utilizados na industria de defensa. As primeiras máquinas eran moi caros ea elección do material para a creación de modelos era limitado. O rápido desenvolvemento da impresión tridimensional comezou co desenvolvemento de tecnoloxía de deseño (CAD), cálculos e simulación (CAE) e de Usinagem (CAM). E hoxe é difícil atopar unha área de produción, o que non usaría 3D impresoras:. Utiliza-los para producir pezas de aeronaves, naves espaciais, submarinos, ferramentas, próteses e implantes, xoias, etc. A perspectiva é obvia - tecnoloxía de aditivos no futuro próximo será unha prioridade da tecnoloxía de enxeñaría mecánica .

Os países líderes do mundo están activamente implicados no 3D-carreiras. Entón, en 2012, Yangstoune, Ohio, abriu o Instituto Nacional de Innovación fabricación aditiva NAMII - o primeiro centro de tecnoloxías de aditivos de quince producidos nos Estados Unidos. Máquina parque Instituto xa ten 10 máquinas de aditivos, dos cales tres son as máquinas máis avanzadas para crear pezas de metal.

Terminoloxía e clasificación

A esencia da tecnoloxía de aditivos é combinar materiais para crear obxectos de datos de capa modelo 3D por capa. Isto é diferente das técnicas de fabricación que implican subtractivos convencionais Usinagem - eliminación de material da peza de traballo.

tecnoloxía de aditivos é clasificada:

• por os materiais utilizados (líquida, de partículas de polímeros, po de metal);
• pola presenza do láser;
• polo método de fixación da capa de construción (efecto térmico, a irradiación con ultravioleta ou luz visible, a composición aglutinante);
• polo método de formación da capa.

Hai dous xeitos de formar unha capa. A primeira é que a primeira plataforma é vertida sobre o material en po, que é particionado ou rolo coitelo para crear unha capa uniforme coa espesor desexada de material. Ocorre procesamento po selectiva por láser ou outro método de partículas de po de composto (fusión ou pegado) de acordo coa sección corrente de CAD-modelos. Construción Plan é inalterada, e un pouco de po permanece intacta. Este proceso é chamado de síntese selectiva, así como a sinterização selectiva por láser, un composto de ferramenta é un láser. O segundo método consiste na deposición directa de material no punto de enerxía de suma.

Organización ASTM, que desenvolve os estándares da industria, divide a tecnoloxía 3D-aditivo en 7 categorías.

1. material de extrusión. No punto de extrusora pre-Calefacción a construción alimentado o material de pasta, unha mestura de axente ligante e de metal en po. modelo construído en bruto é colocado nun forno para eliminar o ligante e po de sinterização - do mesmo xeito como acontece nas tecnoloxías tradicionais. Esta tecnoloxía de aditivo corre baixo as marcas comerciais MJS (multifásica Jet solidificación, multifásico chorro de solidificación), o FDM (Fused Deposition Modeling, por simulación de fusión layerwise), FFF (Fused Filamento Fabrication, método de produción fundindo filamentos).
2. material de pulverización. Por exemplo, en cera Polyjet ou fotopolímero tecnoloxía para a cabeza de multi-chorros se aplica a unha construción de punto. Esta tecnoloxía de aditivos é tamén chamado de multi jateamento de materiais.
3. ligante aspersión. Estes inclúen tecnoloxía de chorro de tinta-Jet-inxección na construción da zona non modelo de material, un axente ligante (de fabricación aditivo tecnoloxía ExOne).
4. Composto de material de folla. material de construción é unha película de polímero, folla de metal, papel e outros. É usado, por exemplo, ultra-sônico na tecnoloxía aditivo Fabrisonic. placas de metal finas son soldadas por ultrasóns, tras o que o exceso de metal é eliminado por medio de moenda. tecnoloxía de aditivo é utilizado en conxunto coa subtractiva.
5. baño de fotopolimerização. A tecnoloxía utiliza un líquido material de modelaxe - resina de fotopolímero. Un exemplo é a empresa SLA-tecnoloxía 3D Systems e DLP-empresa de tecnoloxía ENVISIONTEC, Digital Light Procesión.
6. De fusión do material en capa de unha condición formado. Usado no SLS-tecnoloxía, empregando como fonte de láser de enerxía ou cabeza térmica (empresa SHS Blueprinter).
7. enerxía directa resumo ao lugar de construcción. Material e enerxía alimentada ao seu punto de fusión na construción simultaneamente. O corpo é usado como unha cabeza de traballo, equipado cun sistema para a subministración de enerxía e material. Enerxía vén baixo a forma dun feixe concentrado de electróns (Sciaky) ou feixe de láser (POM, Optomec,). Ás veces, a cabeza está montada sobre a "man" do robot.

Esta clasificación é moito máis fala sobre os meandros de tecnoloxías de aditivos que os anteriores.

Os campos de aplicación

mercado de tecnoloxía de aditivos na dinámica do desenvolvemento por diante de outras industrias. O seu crecemento anual medio estimado en 27%, segundo a empresa IDC estima que ata 2019 deberá ascender a 26,7 mil millóns de dólares en comparación con 11 millóns en 2015

Con todo, o mercado AT non revelou o potencial inexplorado na produción de bens de consumo. Ata o 10% das empresas do valor da produción de bens de consumo no seu prototipado. E moitas empresas xa tomaron este segmento de mercado. Pero os restantes 90% vai para a produción, para crear aplicacións para fabricación rápido de produtos será a principal dirección do desenvolvemento desta industria no futuro.

En 2014, a proporción de tecnoloxías de prototipado rápido no mercado de aditivo aínda diminuíu, mantívose o máis alto - 35%, a cota de produción creceu rapidamente e alcanzou un share do 31% na creación de ferramentas permaneceu mantívose en 25%, o resto é representado por investigación e educación.

Por sectores económicos, as aplicacións AT tecnoloxía distribuídos do seguinte xeito:

• 21% - produtos de consumo e produtos electrónicos;
• 20% - de coche;
• 15% - medicina, incluíndo odontoloxía;
• 12% - aeronáutica e industria espacial;
• 11% - produción dos medios de produción;
• 8% - equipo militar;
• 8% - formación;
• 3% - construción.

Afeccionados e profesionais

AT-tech mercado está dividido en afeccionado e profesional. mercado afeccionado inclúe 3D impresoras e seu mantemento, que inclúe servizos, consumibles, software, e está deseñado para os entusiastas do individuo, a educación e visualización de ideas e facilitar a comunicación na fase inicial de desenvolvemento de novos negocios.

Profesionais impresoras 3D son caros e son axeitados para reprodución ampliada. Teñen unha gran área de construción, funcionamento, precisión, fiabilidade, estendidas materiais modelo gama. Estas máquinas son moito máis complicado e require o desenvolvemento de habilidades especiais para traballar cos dispositivos si mesmos, con materiais e software modelo. Normalmente, o operador da máquina se fai un profesional experto en tecnoloxías de aditivos coa educación técnica superior.

Tecnoloxía aditivo en 2015

Segundo o informe Wohlers Informe de 2015, 1988 e 2014 79 602 industria de 3D-impresoras instaláronse en todo o mundo. . Ao mesmo tempo, 38,1% dos dispositivos custan máis de 5 mil dólares norteamericanos son estadounidense, 9,3% - a Xapón, 9,2% - para a China, e 8,7% - a Alemaña. Resto do mundo están moi por diante dos líderes. De 2007 a 2014, o volume anual de vendas de impresoras de mesa aumentou de 66 a 139 584 unidades. En 2014, 91,6% das vendas representaron de escritorio 3D impresoras e 8,4% - para aplicacións industriais de fabricación aditiva, o beneficio a partir do cal, con todo, foi responsable de 86,6% do total, ou 1,12 mil millóns de dólares estadounidenses termos absolutos. máquinas de escritorio contento 173.2 millóns de dólares estadounidenses e 13,4%. En 2016, esperamos que o crecemento das vendas a US $ 7,3 millóns, en 2.018-12700000000, en 2020 o mercado vai chegar a US $ 21,2 millóns.

Segundo Wohlers, FDM tecnoloxía prevalece, con media de preto de 300 marcas en todo o mundo, todos os días a adición de novas modificacións. Algúns deles son vendidos só localmente, polo que é moi difícil, se non imposible, atopar información sobre o número de marcas fabricadas de 3D-impresoras. Con confianza, podemos dicir que o seu número no mercado aumenta cada día que pasa. Hai unha gran diversidade de tamaño e as tecnoloxías utilizadas. Por exemplo, a empresa Berlín produce unha enorme FDM-printer BigRep chamado BigRep ONE.2 a un prezo de 36 mil. Euro, capaz de imprimir obxectos de ata 900 x 1055 x 1100 mm, cunha resolución de 100-1000 micras, con dúas extrusoras ea capacidade de usar materiais diferentes.

Industria - para

A industria da aviación está a investir fortemente na produción do aditivo. O uso de tecnoloxías de aditivo vai reducir o consumo de materiais gastos na produción de pezas por 10 veces. Espérase que a GE Aviation Company ha publicar anualmente 40 mil. Injetores. E Airbus en 2018 a empresa estaba indo para imprimir ata 30 toneladas de pezas por mes. A empresa sinala o progreso significativo nas características de pezas fabricadas de xeito que en relación ao tradicional. Descubriuse que o soporte, o cal está deseñado para unha carga de 2,3 toneladas, en realidade, pode soportar as cargas de ata 14 toneladas, reducindo o seu peso por medio. Ademais, a empresa publica detalles de folla de aluminio e conectores de combustible. A aeronave Airbus ten 60 mil. Pieces, imprimiu a impresora 3D Stratasys Fortus Company. Outras empresas do sector aeroespacial tamén están utilizando a tecnoloxía de fabricación aditiva. Entre eles: Helicóptero Bell, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, a Xeneral Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce e SpaceX.

tecnoloxías de aditivos dixitais xa son utilizados na fabricación de varios bens de consumo. Empresa Materialise, prestación de servizos manufactura aditiva, cooperando con Hoet eyeware na fabricación de lentes para corrección da visión e lentes de sol. -Modelos 3D son proporcionados nunha variedade de servizos en nube. Só Almacén 3D da empresa e SketchUp ofrecer 2,7 millóns de mostras. Non permaneza no partido e industria da moda. RS impresión emprega un sistema que mide a presión das plantas, sobreplantas para imprimir individuais. Deseñadores están experimentando biquíni, zapatos e vestidos.

prototipado rápido

Baixo prototipado rápido entender a creación de prototipos de produtos no menor tempo posible. É unha das principais aplicacións de aditivos tecnoloxías de fabricación. Prototipo - é un tipo de produto necesaria para optimizar a forma da parte da súa avaliación de ergonomía, capacidades de verificación de montaxe e de exactitude das solucións de deseño. É por iso que a redución da vida útil das pezas de fabricación poden reducir significativamente o tempo de desenvolvemento. Ademais, o prototipo pode ser un modelo deseñado para probar ou función de comprobación de caixas aerodinámica e hidrodinámico de uso doméstico e equipos médicos. Moitos prototipos creados como modelos de deseño exploratorias coas pasaxes na configuración cores e colorantes e así por diante. D. Para prototipado rápido utilízase impresoras 3D de baixo custo.

produción rápida

A tecnoloxía de aditivos na industria ten grandes perspectivas. produción de pequena escala de produtos con xeometría complexa e de materiais específicos comúns na construción naval, enxeñería de enerxía, cirurxía reconstrutiva e medicina dental, a industria aeroespacial. cultivo directo de produtos de metal é motivado pola oportunidade conxuntural, como este modo de produción era menos onerosa. Co uso de tecnoloxías de aditivos facer organismos que traballan turbinas e eixos, implantes e próteses, Recambios para vehículos e avións.

O desenvolvemento de fabricación rápido e contribuíndo a un aumento significativo no número de materiais de metal en po dispoñibles. Se en 2000 existían 5-6 tipos de post, agora que ofrece unha ampla gama, a cantidade de decenas de bandas de aceiro estrutural de metais preciosos e superligas.

tecnoloxía prometedora e aditivo en enxeñaría mecánica, onde poden ser usados na fabricación de ferramentas e ferramentas para a produción en serie - pastillas para máquinas de moldaxe por inxección, moldes, modelos.

Ultimaker 2 - o best-impresora 3D en 2016

En opinión da revista CHIP, que realizou probas e comparou as características de casa de 3D-impresoras, mellores impresoras 2016 modelo Ultimaker 2 empresas Ultimaker, Reniforce RF1000 empresa Conrad e Replicator Desktop 3D MakerBot empresa impresora.

Ultimaker 2+ no seu modelo mellorado utiliza tecnoloxía de simulación fundindo. 3D-impresora difire menor espesor da capa de 0,02 mm, dun cálculo de tempo pequeno, de baixo custo de impresión (2600 fregar por 1 kg de material). Principais Características:

• o tamaño da cámara de traballo - 223 x 223 x 305 mm;
• peso - 12,3 kg;
• o tamaño da cabeza - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• morrer temperatura - 180-260 ° C;
• capa de resolución - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 Micra;
• Velocidade de impresión - 8-24 mm ³ / s;
• precisión XYZ - 12,5-12,55 micras;
• material de - PLA, ABS, diámetro CPE 2,85 mm;
• Software - Cura;
• tipos de arquivos soportados - STL, obj, AMF;
• O consumo de enerxía - 221 W;
• prezo - 1895 euros, eo euro modelo básico 2495 estendida.

Segundo opinións dos clientes, a impresora é lixeiro para instalar e usar. Celebrando alta resolución, cama de auto-axuste, unha gran variedade de material utilizado, o uso de software de código aberto. As desvantaxes inclúen a impresora abrir o deseño de impresión, o que pode producir queimaduras de material quente.

Printer LulzBot Mini 3D

Nunha revisión da revista PC Magazine Ultimaker 2 e Replicator Desktop 3D Printer tamén entrou no top tres, pero aquí, en primeiro lugar foi o LulzBot Impresora Mini 3D. Súas especificacións son as seguintes:

• o tamaño da cámara de traballo - 152 x 152 x 158 mm;
• Peso - 8,55 kg;
• morrer temperatura - 300 ° C;
• Espesor da capa - 0,05-0,5 mm;
• Velocidade de impresión - 275 mm / s, a unha altura de capa de 0,18 mm;
• material de - PLA, o ABS, o Hips, PVA, PETT, poliéster, nylon, policarbonato, PETG, PCTE, PC-ABS, e outros diámetro de 3 mm.
• Software - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl etc ;.
• O consumo de enerxía - 300 W;
• prezo - US $ 1 250.

Sciaky eBAM 300

Unha das mellores máquinas industriais manufactura aditiva é eBAM 300 empresas Sciaky. canón de feixe de electróns provoca as capas de metal, a unha velocidade de ata 9 kg por hora.

• o tamaño da cámara de traballo - 5791 x 1219 x 1,219 milímetro;
• a presión da cámara de baleiro - 1x10 ^-4 Torr;
• consumo de enerxía - ata 42 kW cunha voltaxe de 60 kV;
• Tecnoloxía - extrusión;
• material de - titanio e aliaxes de titanio, o Tántalo, o inconel, tungsteno, Niobio, aceiro inoxidable, aluminio, aceiro, aliaxes de cobre-níquel (70/30 e 30/70);
• a cantidade máxima - 8605.2 litros;
• prezo - 250 mil dólares americanos ..

tecnoloxías de aditivos en Rusia

máquinas de nivel industrial en Rusia non se producen. Mentres que só sendo desenvolvido no "Rosatom", o MSTU centro de láser. Bauman Universidade "STANKIN" Universidade Politécnica de San Petersburgo, da Universidade Federal dos Urais. "Voronezhselimmash", producindo educacionais e domésticos 3D impresoras "Alpha", está a desenvolver unha planta aditivo comercial.

A mesma situación con materiais. O líder do desenvolvemento de post e formulacións en po en Rusia é vían. Produciron o po para tecnoloxías de aditivos son usados na restauración de lamas de turbina, por orde do Permian "motores de aeronaves». O progreso é e no Instituto All-Russian de aliaxes lixeiras (rodas). Desenvolvementos son diferentes centros de enxeñaría en toda a Federación Rusa. "Rostec", Ural Branch da Academia Rusa de Ciencias, UFU levar o seu desenvolvemento. Pero aínda así eles non son capaces de atender ata unha pequena demanda de 20 toneladas de po ao ano.

A este respecto, o Goberno instruíu o Ministerio de Educación, Ministerio de Desenvolvemento Económico, Ministerio de Industria, Ministerio de Comunicacións, da Academia Rusa de Ciencias, Fano, "Roscosmos", "Rosatom", institucións de desenvolvemento "Rosstandart" para establecer un desenvolvemento programa coordinado e investigación. Para proponse a reservar adicionais dotacións orzamentarias, así como a considerar a posibilidade de co-financiamento a costa do Fondo de Sanidade Nacional e outras fontes. Recoméndase a apoiar a nova tecnoloxía de produción, en Vol. H. Máis, Mers, "Rosnano" Fondo "Skolkovo", a axencia de exportación "EXIAR", "Vnesheconombank". O goberno tamén está representado polo Ministerio de Industria e Comercio ha preparar unha sección do programa estatal para o desenvolvemento e mellora da competitividade industrial.