תוסף טכנולוגיה: תיאור, הגדרה, ואת היישום כולל דירוגים. טכנולוגיות כתוסף בתעשייה

טכנולוגיית 3D-דפוס הוצגה בשנת 1986, כאשר חברת מערכות 3D שפותחה למדפסת המיוחדת הראשונה - המכונה stereolithography, אשר נמצא בשימוש נרחב בתעשיית הביטחון. המכונות הראשונות היו מאוד יקרות ואת הבחירה של חומר ליצירת מודלים הייתה מוגבלת. ההתפתחות המהירה של הדפסה תלת ממדית החלה עם התפתחות הטכנולוגיה עיצוב (CAD), חישובים וסימולציות (CAE), עיבוד שבבי (CAM). והיום קשה למצוא שטח של הפקה, אשר לא היה בשימוש 3D-מדפסות :. השתמש בם כדי לייצר חלקים של כלי טיס, בחלליות, צוללות, כלים, תותבות ושתלים, תכשיטים, וכו 'הסיכוי ברור - טכנולוגיית תוסף בעתיד הקרוב תהיה בעדיפות של טכנולוגיה מכאנית הנדסית .

המדינות המובילות בתבל מעורבת באופן פעיל-מירוץ 3D. אז, ב 2012, Yangstoune, אוהיו, פתחה את NAMII ייצור התוסף הלאומי חדשנות המכון - המרכז הראשון של טכנולוגיות כתוסף של חמש עשר מיוצרות בארצות הברית. יש פרק מכונת מכון כבר 10 מכונות תוסף, שלוש מהן במכונות המתקדמות ליצור חלקי מתכת.

טרמינולוגיה וסיווג

מהות טכנולוגית תוסף היא לשלב חומרים כדי ליצור אובייקטי נתוני משכבת 3D-מודל אחר שכבה. זה שונה טכניקות ייצור תוסף קונבנציונליות רומזות עיבוד - חומר הסרה לחומר.

טכנולוגיה מוספת מסווגת:

• על ידי החומרים המשמשים (נוזל, חלקיקים, פולימריים, מתכת אבקה);
• על ידי נוכחות של לייזר;
• לפי השיטה של תיקון בניית שכבה (אפקט תרמי, קרינה אולטרה סגולה עם או האור הנראה, הרכב קלסר);
• לפי השיטה של היווצרות של השכבה.

ישנן שתי דרכים של יצירת שכבה. הראשונה היא כי הפלטפורמה הראשונה היא שפכה על חומר האבקה, זה סכין למחיצות או רולר ליצור שכבה אחידה של עובי רצוי של חומר. זה מתרחש עיבוד אבקת לייזר סלקטיבי או שיטה אחרת של חלקיקי אבקה של המתחם (התכה או הדבקה) על פי סעיף הנוכחי של מודלים CAD. מטוס בנייה היא ללא שינוי, וחלק אבקת נשאר שלם. תהליך זה נקרא סינתזה סלקטיבית וכן sintering לייזר סלקטיבי, אם תרכובת של הכלי הוא לייזר. השיטה השנייה מורכבת בתצהיר הישיר של החומר ואנרגית נקודת סיכום.

ארגון ASTM, מפתחת תקנים בתעשייה, חלק את טכנולוגית התוסף 3D לתוך 7 קטגוריות.

1. שחול חומר. בבניית נקודת מכבש שחומם מראש מוזן בחומר רסק, תערובת של קלסר אבקת מתכת. מודל גולמי נבנה ממוקם תנור להסיר את אבקת קלסר דִבקוּק - באותו אופן כפי שזה קורה בטכנולוגיות מסורתיות. טכנולוגית תוסף זה מיושמת תחת MJS המסחרי (התמצקות ג'ט רבה שלבית, מיצוק סילון רב שלבית), FDM (דוגמנות ההפקדה התמזג, סימולציה על ידי פיוזינג layerwise), FFF (ייצור חוטים התמזגו, שיטת ייצור פיוזינג חוטים).
2. ריסוס בחומר. לדוגמא, ב שעוות Polyjet או טכנולוגית photopolymer עבור ראש רב סילונית מוחל על בניית נקודה. טכנולוגית תוסף זה נקראת גם חומר המתפרצת רב.
3. קלסר השקיה. אלה כוללים טכנולוגיית הזרקת דיו-ג'ט-הזרקה בבניית האזור לא מדגימים חומר, סוכן קלסר (ExOne טכנולוגיית ייצור כתוסף).
4. מתחם של חומרי גיליון. בניית חומר היא סרט פולימרים, מתכת רדיד, נייר ועוד. הוא משמש, למשל, ב Fabrisonic תוסף טכנולוגיית אולטראסאונד. לוחות מתכת דקים מרותכים יחד ידי אולטרסאונד, שלאחריו מתכת עודפת מוסר על ידי טחינה. טכנולוגיה מוסף משמשת יחד עם תוסף.
5. אמבטיה photopolymerization. הטכנולוגיה משתמשת בחומרי דוגמנות נוזליים - שרף photopolymer. דוגמה לכך היא חברת SLA-טכנולוגית מערכות 3D ו- DLP-טכנולוגית חברת Envisiontec, תהלוכת אור דיגיטלית.
6. התכה של חומר בשכבה מראש יצרה. בשימוש בטכנולוגיה SLS, באמצעות כמקור אנרגיה לייזר או ראש תרמית (חברת SHS Blueprinter).
7. אנרגיה ישירה לסכם למקום הבנייה. חומר ואנרגיה מוזן נקודת ההתכה שלה בבנייה זמנית. הגוף משמש כראש עובדים, מצויד במערכת לאספקת אנרגיה וחומר. אנרגיה מגיע בצורה של קרן מרוכזת של אלקטרונים (Sciaky) או קרן לייזר (POM, Optomec,). לפעמים הראש הוא רכוב על "היד" של הרובוט.

סיווג זה הוא הרבה יותר בשיחות על המורכבויות של טכנולוגיות כתוסף מהקודמים.

תחומי יישום

בשוק הטכנולוגיה תוסף בדינמיקה של התפתחות לקראת בתעשיות אחרות. הגידול השנתי הממוצע שלה מוערך בכ 27%, על פי חברת IDC מעריכה כי עד שנת 2019 יעמוד על 26.7 מיליארד דולרים לעומת 11 מיליארד ב 2015

עם זאת, בשוק AT טרם לחשוף את הפוטנציאל הגלום בייצור מוצרים צריכים. עד 10% מחברות משווי הייצור של מוצרים נצרכים prototyping שלה. וחברות רבות כבר נלקחו פלח שוק זה. אך 90% הנותרים נכנסו לייצור, ולכן יצירת יישומים עבור ייצור מהיר של מוצרים יהיה הכיוון העיקרי של התפתחות של התעשייה הזו בעתיד.

בשנת 2014, שיעור טכנולוגיות דיגום מהירים בשוק של תוסף אף ירד, זה נותר הגבוהים - 35%, חלקיו של ייצור גדלו מהר והגיע נתח 31% ביצירת הכלים נותרו נותר 25%, וההיתר הוא מוסבר על ידי מחקר וחינוך.

לפי ענפי משק, היישומים-טק AT מופצים כדלקמן:

• 21% - מוצרי אלקטרוניקה לצרכן;
• 20% - מכונית;
• 15% - רפואה, לרבות רפואת שיניים;
• 12% - האווירונאוטיקה תעשיית ייצור המרחב;
• 11% - ייצור של אמצעי הייצור;
• 8% - ציוד צבאי;
• 8% - היווצרות;
• 3% - בנייה.

חובבנים ומקצוענים

AT-טק בשוק מחולק חובבים ומקצועיים. שוק חובב כולל 3D-מדפסות והתחזוקה שלהם, הכוללת שירות, מתכלה, תוכנה, והוא נועד לחובבי פרט, חינוך להדמיה של רעיונות להקל על תקשורת בשלב הראשוני של פיתוח של עסקים חדשים.

מדפסות 3D Professional הן יקרות ומתאימים רבייה מורחבת. יש להם שטח גדול של בנייה, ביצועים, דיוק, אמינות, חומרי דגם בעל טווח מוגדל. מכונה אלה הם הרבה יותר מסובכים ודורשים את התפתחות מיומנויות מיוחדות כדי לעבוד עם המכשירים עצמם, עם חומרי מודל ותוכנה. בדרך כלל, המפעיל של המכונה הופך מומחה מקצועי על טכנולוגיות כתוסף עם השכלה טכנית גבוהה.

טכנולוגיה כתוסף 2015

על פי הדיווח Wohlers Report 2015, 1988 ו 2014 79 602 תעשייה של מדפסות 3D הותקנה ברחבי העולם. . במקביל 38.1% מכלל המכשירים לעלות יותר מ 5 אלף דולר בארה"ב הם מארה"ב, 9.3% - עבור יפן, 9.2% - לסין, ו 8.7% - לגרמניה. שאר העולם רחוק קדימה המנהיגים. החל משנת 2007 עד 2014 נפח השנתי של מכירות של המדפסות השולחניות עלה מ 66 כדי 139 584 יחידות. בשנת 2014, 91.6% מהמכירות היוו מדפסות 3D שולחן העבודה, ו 8.4% - עבור יישומים תעשייתיים של תוסף ייצור, הרווח שממנו, אולם, היוו 86.6% מכלל תושבי העיר, או 1.12 מיליארד דולר ארה"ב במונחים מוחלטים. במחשבים שולחניים, מרוצה 173.2 מיליון דולר בארה"ב ו 13.4%. בשנת 2016, אנו צופים צמיחה במכירות ל -7.3 מיליארד $, בשנת 2018 - 12.7 מיליארד בשנת 2020 השוק יגיע 21.2 מיליארד $.

לדברי Wohlers, FDM-טכנולוגיה השוררת, עם ממוצע של כ 300 מותגים ברחבי העולם, כל יום הוספת שינויים חדשים. חלקם נמכרים רק מקומי, כך שזה מאוד קשה, אם לא בלתי אפשרי, למצוא מידע על מספר המותגים המיוצרים של מדפסות 3D. עם ביטחון שאנחנו יכולים לומר כי המספר שלהם על השוק מגדיל עם כל יום שעובר. ישנו מגוון גדול בגודל הטכנולוגיות המשמשות. לדוגמא, חברת ברלין מייצרת BigRep FDM-מדפסת ענקית שנקראת BigRep ONE.2 במחיר של 36 אלף. היורו, המסוגל ההדפסה חפץ עד 900 x 1055 x 1100 מ"מ עם רזולוציה של 100-1000 מיקרון, עם שתי extruders ואת היכולת להשתמש בחומרים שונים.

תעשייה - עבור

תעשיית התעופה משקיעה רבה בייצור של התוסף. השימוש בטכנולוגיות תוסף יפחית את צריכת החומרים בילו על הייצור של חלקים על ידי 10 פעמים. צפוי כי GE Aviation החברה בשנה לפרסם -40 אלף. מרססים. ואיירבוס ידי 2018 החברה עומדת להדפיס עד 30 טונות של חלקים לחודש. החברה מציינת התקדמות משמעותית את המאפיינים של חלקים המיוצרים באופן כזה לעומת המסורתי. התברר כי סוגר, אשר תוכנן עבור עומס 2.3 טונות, למעשה, יכול לעמוד בעומסים של עד 14 טון תוך הפחתת המשקל שלה בחצי. בנוסף, החברה מפרסמת פרטים של גיליון אלומיניום ומחברי דלק. מטוס איירבוס יש 60 אלף. חתיכות, מודפס חברת 3D-מדפסת Stratasys Fortus. תעשיית התעופה והחלל גם חברות אחרות משתמשות בטכנולוגיית ייצור כתוסף. ביניהם: מסוק בל, BAE Systems, בומברדייה, בואינג, Embraer, Honeywell האווירית, ג'נרל דיינמיקס, נורת'רופ גרומן, לוקהיד מרטין, Raytheon, פראט אנד ויטני, רולס-רויס SpaceX.

טכנולוגיות כתוסף דיגיטלי כבר משמשים בייצור של מוצרי צריכה שונים. החברה יתממשו, שירותי מתן תוסף ייצור, משתף פעולה עם Hoet Eyeware בייצור משקפיים לתיקון ראייה ומשקפי שמש. 3D-מודלים ניתנים מגוון של שירותי ענן. רק גלריית 3D של החברה ו- Sketchup להציע 2.7 מיליון דגימות. אין להישאר במפלגה בתעשיית האופנה. דפס RS משתמש במערכת המודד את הלחץ של הסוליות, להדפיס מדרסי פרט. מעצבים מתנסים עם ביקיני, נעליים ושמלות.

אבי טיפוס ודגמים

תחת דיגום מהיר להבין את היצירה של מוצרי אב טיפוס בזמן הקצר ביותר האפשרי. זהו אחד היישומים העיקריים של תוסף טכנולוגיות ייצור. Prototype - הוא סוג של מוצר נדרש כדי לייעל את הצורה של חלק הערכתה של ארגונומיה, יכולות אימות הרכבה ואת התקינות של פתרונות פריסה. לכן ההפחתה של החיים חלקים ייצור יכול להפחית את זמן הפיתוח באופן משמעותי. כמו כן, אב הטיפוס יכול להיות מודל מיועד מתחמים פונקציונלי בדיקות או אימות אווירודינמי הידרודינמית של ביתיים וציוד רפואי. אב טיפוס רב שנוצר כמודלי עיצוב גישוש עם הניואנסים בתצורה, צבעים וצביעה וכן הלאה. ד ליצירת אב-טיפוס מהיר משתמש-מדפסות 3D זולות.

ייצור מהיר

טכנולוגית התוסף בתעשייה יש סיכוי גדול. ייצור בקנה מידה קטן של מוצרים עם גיאומטריה מורכבת של חומרים ספציפיים נפוצים בניית הספינות, הנדסת חשמל, ניתוחי שחזור וברפואת שיניים, תעשיית התעופה והחלל. טיפוח ישיר של מוצרי מתכת מונעת על ידי כדאיות כלכלית, כמו זו במצב של ייצור היה פחות יקר. עם השימוש בטכנולוגיות תוסף להפוך גופים עובדים טורבינות פיריות, שתלים תותבים, חלקי חילוף למכוניות ומטוסים.

התפתחות התעשייה מהירה תרמה לגידול משמעותי במספר של חומרי אבקת מתכת זמינים. אם בשנת 2000 היו 5-6 סוגים של אבקות, עכשיו היא מציעה מגוון רחב, בסכום של עשרות מסלולים מ פלדה מבנית כדי מתכות יקרות superalloys.

טכנולוגיה מבטיחה תוסף בהנדסת מכונות, שבו הם יכולים לשמש בייצור כלים כלים לייצור סדרה - מוסיף למכונות הזרקה, תבניות, תבניות.

Ultimaker 2 - 3D-המדפסת הטובה 2016

לדעת מגזין CHIP, אשר עסק בעריכת בדיקות ומשווה את המאפיינים של משק הבית של 3D-מדפסות, מודל המדפסות הטובות ביותר 2016 Ultimaker הם 2 חברות Ultimaker, קונרד חברת Reniforce RF1000 ו Makerbot חברת מדפסת 3D Desktop Replicator.

Ultimaker 2+ במודל המשופר שלה משתמש בטכנולוגיית הדמיה ידי פיוזינג. 3D-מדפסת שונה עובי השכבה הקטנה של 0.02 מ"מ, חישוב זמן קטן, הדפסה בעלות נמוכה (RUB 2600 לכל 1 ק"ג של חומר). תכונות עיקריות:

• גודלו של תא העובדים - 223 x 223 x 305 מ"מ;
• משקל - 12.3 ק"ג;
• גודל ראש - 0.25 / 0.4 / 0.6 / 0.8 מ"מ;
• טמפרטורה למות - 180-260 מעלות צלזיוס;
• שכבת רזולוציה - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 מיקרון;
• מהירות הדפסה - 8-24 מ"מ ³ / s;
• דיוק XYZ - 12,5-12,55 מיקרון;
• חומר - PLA, ABS, בקוטר CPE 2.85 מ"מ;
• תוכנה - Cura;
• סוגי קבצים נתמכים - STL, OBJ, AMF;
• צריכת חשמל - 221 W;
• מחיר - 1895 אירו, ואירו בסיס מודל 2495 הוארך.

על פי חוות דעת של לקוחות, המדפסת היא אור להתקין ולהשתמש. חוגגים ברזולוציה גבוהה, מיטה מתכוונן, מגוון גדול של חומר המשמש, שימוש בתוכנות קוד פתוח. החסרונות כוללים את המדפסת לפתוח את עיצוב המדפסת, אשר עלול לגרום כוויות מחומר חם.

מדפסת מיני 3D LulzBot

בסקירה של המגזין PC Magazine Ultimaker 2 ו 3D Desktop Replicator מדפסת גם נכנסה שלושה העליון, אבל כאן מלכתחילה הייתה מדפסת 3D מיני המדפסת LulzBot. המפרט שלו הם כדלקמן:

• גודלו של תא העובדים - 152 x 152 x 158 מ"מ;
• משקל - 8.55 ק"ג;
• טמפרטורה למות - 300 מעלות צלזיוס;
• עובי השכבה - 0.05-0.5 מ"מ;
• מהירות הדפסה - 275 מ"מ / s בגובה של שכבת 0.18 מ"מ;
• חומר - PLA, ABS, ירכיים, PVA, PETT, פוליאסטר, ניילון, פוליקרבונט, PETG, PCTE, PC-ABS, ו בקוטר אחר של 3 מ"מ.
• תוכנה - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl וכו ';.
• צריכת חשמל - 300 W;
• מחיר - 1 250 $.

Sciaky EBAM 300

אחת המכונות התעשייתיות הטובה כתוסף בייצור הוא EBAM 300 חברות Sciaky. אקדח אלומת אלקטרונים גורם שכבות מתכת במהירות של עד 9 ק"ג לשעה.

• גודלו של תא עובד - 5791 x 1219 x מ"מ 1219;
• הלחץ של תא ואקום - 1x10 ^-4 Torr;
• צריכת חשמל - עד 42 כ"ס במתח של 60 קילו;
• טכנולוגיה - שחול;
• חומר - טיטניום סגסוגות טיטניום, טנטלום, Inconel, טונגסטן, ניוביום, נירוסטה, אלומיניום, פלדה, סגסוגת ניקל-נחושת (70/30 ו 30/70);
• את הסכום המקסימאלי - 8605.2 ליטר;
• מחיר - 250 אלף דולר בארה"ב ..

טכנולוגיות כתוסף ברוסיה

מכונות תעשייתיות כיתה ב רוסיה לא מיוצרים. בעוד מפותח רק "רוסאטום", את MSTU מרכז לייזר. באומן אוניברסיטת "STANKIN" אוניברסיטת פוליטכניק של סנט פטרסבורג, מהאוניברסיטה הפדרלית אורל. "Voronezhselimmash", המייצרים מדפסות 3D חינוך ביתי "אלפא", מפתחת צמח תוסף מסחרי.

כך גם המצב עם אספקה. המנהיג של התפתחות אבקות ניסוחי אבקה ברוסיה הוא VIAM. הם יצרו את האבקה לטכנולוגיות תוסף משמשות לשיקום של להבי טורבינה, בפקודת »מנועי מטוסים" הפרם. התקדמות היא ובמכון All-הרוסי של סגסוגות אור (גלגלים). התפתחויות הם מרכזים הנדסיים שונים ברחבי הפדרציה הרוסית. "Rostec", אוראל סניף של רוסית האקדמיה למדעים, UFU להוביל להתפתחות שלהם. אבל עדיין הם אינם מסוגלים לעמוד אפילו דרישה קטנה של 20 טונות של אבקה בשנה.

בהקשר זה, ממשלת הורה משרד החינוך, המשרד לפיתוח כלכלי, משרד התעשייה, משרד התקשורת, רוסית האקדמיה למדעים, Fano, "Roscosmos", "רוסאטום", "Rosstandart" מוסדות הפיתוח להקים פיתוח תוכנית מתואמת ומחקר. עבור מוצע להקצות תוספת תקציבים, כמו גם לשקול את האפשרות של שיתוף מימון על חשבון הקרן הלאומית לשלום ומקורות אחרים. מומלץ לתמוך בטכנולוגיית הייצור החדש, כרך. תוספת ח, Mers, "Rosnano" קרן "Skolkovo", סוכנות הייצוא "EXIAR", "Vnesheconombank". הממשלה מיוצגת גם על ידי משרד התעשייה והמסחר יכין קטע של תוכנית המדינה לפיתוח ושיפור התחרותיות התעשייתית.