Зонтичный термин "аддитивное производство" (АМ) получил широкую известность в 2000-х годах. Сейчас он широко признан как 4-я промышленная революция; революция, происходящая в данный момент. Все большее число участников ежедневно интегрируют и применяют эту технологию во всех секторах и отраслях промышленности. Действительно, 3D-печать имеет широкий спектр применения, более широкий, чем может показаться на первый взгляд. В этой статье мы рассмотрим, что предлагает эта технология и почему она формирует, изменяет и революционизирует производство, используя некоторые более конкретные примеры и термины.
Содержание статьи
Если говорить конкретно, то аддитивное производство - это процесс преобразования цифровой модели в твердый трехмерный объект. За прошедшие годы в отрасли было разработано множество технологий 3D-печати; общей чертой всегда является создание физической модели слой за слоем.
История и развитие аддитивного производства
Начало этой технологии было положено в 1981 году. Хидео Кодама из Муниципального промышленного исследовательского института Нагои придумал метод быстрого прототипирования с использованием фотополимеров для изготовления объекта слой за слоем. В его технологии использовалась светочувствительная смола (фотополимер), которая застывала под воздействием ультрафиолетового света, создавая трехмерную модель. Хидео Кодама опубликовал две работы, но так и не смог успешно подать заявку на патент.Три года спустя настала очередь французских инженеров подать заявку на патент на тот же процесс. И снова от патента отказались, очевидно, из-за отсутствия деловой перспективы. Наконец, Чак Халл вошел в историю изобретением стереолитографии, так как в 1986 году он оформил первый патент на эту технологию. Также известная как Stereolithography Apparatus (SLA), технология использует материал под названием жидкая смола, которая застывает под воздействием ультрафиолетового света. Вскоре после этого Чак Халл основал компанию 3D Systems и выпустил принтер SLA-1.
Три года спустя настала очередь французских инженеров подать заявку на патент на тот же процесс. И снова от патента отказались, очевидно, из-за отсутствия деловой перспективы. Наконец, Чак Халл вошел в историю изобретением стереолитографии, так как в 1986 году он оформил первый патент на эту технологию. Также известная как Stereolithography Apparatus (SLA), технология использует материал под названием жидкая смола, которая застывает под воздействием ультрафиолетового света. Вскоре после этого Чак Халл основал компанию 3D Systems и выпустил принтер SLA-1.
В 1988 году профессор Кард Декард из Техасского университета оформил патент на новую технологию под названием селективное лазерное спекание (SLS). Эта техника основана на сплавлении пластикового порошка с помощью лазера для создания каждого слоя объекта. В том же году Скотт Крамп, соучредитель компании Stratasys, оформил патент на третий из основных методов 3D-печати - Fused Deposition Modeling (FDM), также известный как Fused Filament Fabrication (FFF). Патент был выдан Stratasys в 1992 году, а запатентованная технология принадлежит компании и сегодня. Многие станки начального уровня также используют эту технологию, но в модели RepRap с открытым исходным кодом.
Развитие материалов для аддитивного производства
Развитие материалов для 3D-печати менялось на протяжении многих лет. Некоторые из них совершенствовались с течением времени, а другие только появлялись с появлением новых технологий. От пластмасс до металлов, до удивительных материалов, таких как пищевые продукты и даже прах умерших; каждый материал отвечает определенным потребностям и часто адаптируется к конкретной технологии.Постоянно разрабатываются новые форматы и материалы, такие как смолы для технологий DLP и SLA, нити для технологий FDM, современные термопластичные полимеры или металлические порошки для технологий DMLS. Эти инновации в области материалов позволяют создавать более прочные модели с более высоким качеством печати. В настоящее время рынок материалов для 3D-печати имеет значительный охват и продолжает расти. Многие игроки делают ставку на его развитие, и ожидается, что к 2021 году рынок 3D-материалов достигнет стоимости $1,4 млрд.
Что представляет собой процесс?
Когда вы хотите создать продукт или деталь для аддитивного производства, модель для 3D-печати должна быть создана с помощью пакета автоматизированного проектирования (CAD) через 3D-сканер или с помощью обычной цифровой камеры и программного обеспечения для фотограмметрии. Модели CAD могут быть сохранены в формате STL или более новом формате AMF. Перед печатью 3D-модели из файла STL его необходимо сначала проверить на наличие ошибок. Как правило, STL-файлы, созданные на основе модели, полученной с помощью 3D-сканирования, содержат больше таких ошибок. После завершения работы STL-файл должен быть обработан программным обеспечением, называемым слайсером. Слайсер преобразует модель в серию тонких слоев и создает файл G-кода, содержащий инструкции, предназначенные для конкретного типа принтера.Каковы преимущества аддитивного производства?
Теперь, когда мы рассказали об истории, развитии и процессе технологии, остается один вопрос: каковы преимущества аддитивного производства? У нас есть статья, которая подробно отвечает на этот вопрос, но в целом преимущества можно суммировать следующим предложением Тьерри Рейна: "3 причины, которые должны подтолкнуть компанию к использованию этой технологии: когда есть срочность, когда объем производства невелик или когда форма объекта такова, что его невозможно изготовить с помощью других технологий".Последние отчеты о состоянии аддитивного производства в обрабатывающей промышленности свидетельствуют о том, что технология внедряется и для производства в промышленных масштабах. Долгое время преимущества технологии были хорошо понятны для простого создания прототипов и мелкосерийного производства, но последние достижения в технологии могут означать, что массовое производство с помощью 3D-печати также станет экономически эффективным.
Наконец, аддитивное производство имеет специфические преимущества и применение для каждого сектора. Как предсказывает "Гиперцикл Гартнера" (Hype Cycle), ежегодно публикуемый Институтом Гартнера, некоторые отрасли получат значительную выгоду от нынешних инноваций в аддитивном производстве, например, медицинский сектор или 3D-печать металлов.