Три области, които задържат индустрията за 10.6D печат на стойност 3 милиарда долара

Фирмата за пазарни проучвания SmarTech Analysis наскоро публикува своите данни за индустрията за адитивно производство (AM). Той определи, че през 2021 г. секторът на 3D печат достига 10.6 млрд. долара в приходи, с изключение на приходите, свързани с договори за поддръжка на хардуер и оборудване за последваща обработка. Фирмата допълнително предвижда, че AM се очаква да нарасне до над 50 милиарда долара до 2030 г.

Този растеж е тясно свързан с тенденцията големите производители все повече да използват технологията за масово производство. Въпреки това, за да може AM да достигне широкомащабно приемане, той ще трябва да напредне значително в три важни и взаимосвързани области: пропускателна способност, фабрична интеграция и контрол на качеството. За щастие на индустрията, това също са проблеми, които се разглеждат активно.

Пропускателна способност на 3D печат

Поради своите корени като технология за създаване на прототипи, 3D печата никога не е бил проектиран с мисъл за масово производство. Вместо това, способността му да създава сложни форми е ограничена до еднократни части или производство на малки партиди. Поради тази причина фирмите в индустрията за 3D печат работят за разработването на системи, които могат да направят много части възможно най-бързо, концепция, известна като пропускателна способност.

Сред лидерите в това отношение е HP, който прекара години в проучване на технологията, преди най-накрая да разкрие технологии, способни за бързо производство както в пластмаси, така и в метали. Гигантът за 2D печат пренесе своя опит в мастиленоструйните печатащи глави към 3D печат с технология, наречена Multi Jet Fusion (MJF). MJF вече се използва за производство на големи партиди полимерни части за всичко от очила да се ботове за хранителни стоки.

Това е само началото за компанията, която сега въвежда своята Metal Jet технология. Форма на това, което се нарича "метално струйно свързващо вещество", Metal Jet отлага течно свързващо вещество върху метален прах, създавайки компонент, който след това трябва да бъде синтерован в пещ. Големи клиенти като Volkswagen инвестират в технологията с план за масово производство до 100,000 XNUMX метални компоненти годишно за потребителски превозни средства.

Въпреки това, HP не е единствената компания в това бързо развиващо се пространство. Широко рекламиран стартъп, наречен Desktop Metal, работи за ускоряване на изхвърлянето на метални свързващи вещества. GE също работи по своя собствена версия на технологията. Като цяло тези компании въвеждат ера, в която евтини метални прахове могат да се използват за 3D отпечатване на голям брой части в едно задание, което потенциално променя структурата на разходите за метален 3D печат изцяло.

Това означава, че те ще поемат утвърдените лидери в металния 3D печат, които обикновено разчитат на прекратяване на мощни лазерни лъчи при скъпи метални прахове. Тези компании работят и за увеличаване на производителността, като добавят до 12 лазера към техните машини.

Фабрики за 3D печат

Въпреки че паркът от 3D принтери може да е в състояние да произвежда в големи количества, това не означава, че те непременно ще се впишат в съществуваща фабрична операция. До голяма степен това се дължи на факта, че им липсва софтуер на ниво масово производство.

Сега се появиха шепа стартиращи фирми, които да поемат предизвикателството да разработват специфичен за AM софтуер за производствени системи за изпълнение (MES). Тези инструменти дават възможност както за управление на флота от 3D принтери, така и за свързването им със съществуващия производствен софтуер на компанията. Те обикновено помагат в целия работен процес от поръчка до производство. Това означава цитиране и проследяване на поръчки, подготовка на файл за печат, наблюдение на заданията за печат и събиране на данни, опашка на принтерния парк, контрол на качеството и доставка.

Софтуерът на MES задължително се свързва със съществуващите софтуерни инструменти на бизнеса. Това включва управление на жизнения цикъл на продукта (PLM), планиране на корпоративните ресурси (ERP) и общ ИТ софтуер. Докато PLM може да включва предпочитания от компанията софтуер за 3D моделиране, ERP ще се състои от всичко - от програми за заплати до инструменти за проследяване на цялостните финанси.

Платформите MES сега работят, за да вземат целия софтуер, с който даден производител може вече да работи, и да вмъкнат 3D печат в микса. Те обаче не се ограничават само до AM. Много разработчици на MES търсят да се свържат с друго производствено оборудване, като CNC машини. След това, с помощта на машинно обучение, целият работен процес може да бъде подобрен автоматично като данни от всяка поръчка и всяка машинна работа се връщат обратно в работния цикъл. Изкуственият интелект значително увеличава възможностите на софтуера на MES.

Контрол на качеството на 3D печат

Може би най-голямата пречка пред широкото приемане на AM е контролът на качеството. Това е така, защото с добавката всяка част е различна. Всяка точка на платформата за изграждане може да е малко по-различна и дори най-малкото изменение в параметъра за печат може да промени микроструктурата на отпечатания обект.

От своя страна обект, отпечатан под един ъгъл, няма да бъде същият като отпечатан под друг. И тъй като частите се изграждат слой по слой, е трудно да се потвърдят вътрешните геометрии на елемент, след като отпечатването приключи. В резултат на това единственият верен начин да се гарантира качеството на отпечатан обект е с CT сканиране, обикновено скъп метод за проверка на множество части.

За щастие не само са по-нови системи за CT сканиране с по-ниски цени, идващи на пазара, но има и други инструменти, които се използват за гарантиране на качеството на отпечатаните части. Сред тях е компютърна симулация. Компании като ANSYS са разработили софтуер, който може да предвиди всякакви дефекти, възникнали по време на процеса на печат и компенсират за тях. Hexagon прави това още една крачка напред прогнозиране на проблеми на микроскопично ниво.

Междувременно фирми като Sigma Labs и Additive Assurance създадоха хардуер за наблюдение на камерите за изграждане на метални 3D принтери за откриване на грешки. Все повече тези инструменти ще позволят активна обратна връзка, така че машините да могат бързо да коригират проблемите по време на процеса на печат. Когато е свързано със софтуер MES и симулация на 3D печат, оборудването може да се поучи от минали грешки и да ги поправи, преди дори да се случат в бъдеще.

Като цяло тези области напредват с невероятни темпове, до голяма степен защото производителите виждат стойността в това да могат да произвеждат обекти от цифрови файлове при поискване. Тъй като големи компании като Ford, GE и Siemens търсят 3D печат, за да произвеждат качествени крайни части, те карат целия пазар на добавки да се огъва според техните нужди. За да достигне огромните 50 милиарда долара до края на века, индустрията за 3D печат трябва да е в състояние да произвежда милиони части за тези клиенти.