Aditiv Tehnologija: opis, definicija i primjena ima rejting. Aditiva tehnologije u industriji

3D tehnologija tiska je uveden u 1986, kada je tvrtka 3D Systems razvio prvi poseban pisač - stereolitografija stroj, koji se naširoko koristi u vojnoj industriji. Prvi strojevi su vrlo skupi i izbor materijala za izradu modela je ograničen. Brz razvoj trodimenzionalne tisak je počeo s razvojem dizajnu tehnologije (CAD), izračune i simulacije (CAE) i obrade (CAM). I danas je teško naći površinu od proizvodnje, što se ne bi koristili 3D-printera :. Koristite ih proizvoditi dijelove za zrakoplove, svemirske letjelice, podmornice, alata, proteza i implantata, nakit, itd Perspektiva je očigledan - tehnologiju aditiva u skoroj budućnosti će biti prioritet strojarstva tehnologije ,

Vodeće zemlje svijeta su aktivno uključeni u 3D-utrkama. Dakle, u 2012. godini, Yangstoune, Ohio, otvorio Nacionalni institut za inovacije proizvodnog aditiv NAMII - prvi centar tehnologija aditiva od petnaest proizvedenih u Sjedinjenim Američkim Državama. Strojni park institut već ima 10 strojeva dodataka, od kojih su tri najnaprednije strojeve za izradu metalnih dijelova.

Terminologija i klasifikacija

Bit tehnologijom aditiva je kombinirati materijale za izradu podatkovnih objekata iz 3D modela sloj po sloj. Ovo se razlikuje od uobičajenih proizvodnih tehnika odbijene podrazumijevaju obrade - uklanjanje materijala s komada koji se obrađuje.

Tehnologija aditiva je klasificiran:

• od materijala (tekućina, čestica, polimerni, metalni prah);
• prisutnost lasera;
• po metodi fiksiranje sloj konstrukciju (toplinskog učinka, uz zračenje ultraljubičasto ili vidljivo svjetlo, sastav veziva);
• postupkom formiranja sloja.

Postoje dva načina formiranja sloja. Prvi je da je prvi platforma se prelije na praškastog materijala, on se podijeli ili valjak nož za izradu ravnomjeran sloj željene debljine materijala. Javlja se selektivno lasersko obradu praha ili drugi postupak praškastih čestica spoja (tali ili lijepljenjem) prema trenutnom dijelu CAD-modela. Izgradnja Zrakoplov je nepromijenjena, a neke od praha ostaje netaknut. Ovaj proces se naziva selektivni sinteza i selektivno lasersko sinterovanje, ako spoj alata je laser. Druga metoda sastoji se u neposrednoj taloženje materijala u zbrajanje točke energije.

Organizacija ASTM, koja razvija standarde industrije, dijeli 3D-tehnologija aditiva u 7 kategorija.

1. Istiskivanje materijala. U konstrukciji točku zagrijanu ekstrudera dovodi tijesto materijal smjesu veziva i metalnog praha. Izgrađen sirove model stavlja u peć za uklanjanje vezivnog i sinteriranog prah - na isti način kao što se događa u tradicionalnim tehnologijama. Ova tehnologija se aditiv provodi pod trgovačkim mlz (Višefazni Jet skrućivanja višefazne jet solidifikacije), FDM (Spojeni Taloženje modeliranje, simulacija od layerwise fuziju), FFF (Spojeni filament Izrada, postupak proizvodnje kojim se spajaju vlakna).
2. Prskanje materijala. Na primjer, u foto-Polyjet vosak ili tehnologiji za više mlaza glave nanosi na točke konstrukcije. Ova tehnologija aditiva također zove Multi Visokotlačne materijala.
3. Prskanje vezivo. To uključuje jet tehnologije tintnog ubrizgavanja u konstrukciji zone ne modelu materijala, vezivo sredstvo (aditiva tehnologija proizvodnje ExOne).
4. Spoj pločasti materijal. Građevinski materijal je polimerni film, metalna folija, papir i dr. Koristi se, na primjer, ultrazvučne tehnologije aditiva Fabrisonic. Limovi zavaruju zajedno pomoću ultrazvuka, a nakon toga je uklonjena višak metala mljevenjem. Aditiv tehnologija se koristi u sprezi s odbijene.
5. Fotopolimerizacija kupka. Tehnologija koristi tekuća modeliranje materijala - foto-smole. Primjer je SLA-tehnološka tvrtka 3D Systems i DLP tehnologija Envisiontec tvrtka, Digital Light procesija.
6. Taljenja materijala u prethodno oblikovan sloj. Koristi se u SLS-tehnologije, koristeći kao izvor energije lasera ili termalne glave (SHS tvrtke Blueprinter).
7. Izravna energija zbrajanjem do mjesta gradnje. Materijal i energija se do temperature taljenja u izgradnji istovremeno. Tijelo koristi se kao radni glavu, opremljen sa sustavom za dobavu energije i materijala. Energija dolazi u obliku koncentrirane snopa elektrona (Sciaky) ili laserskog snopa (POM, Optomec,). Ponekad je glava postavljena na „ruke” robota.

Ova klasifikacija je puno više govori o zamršenosti tehnologije aditiva od prethodnih.

Područja primjene

aditiva na tržištu tehnologija u dinamici razvoja ispred drugih industrija. Njegov prosječni godišnji rast procijenjen na 27%, prema IDC tvrtka procjenjuje da će do 2019. godine iznosit će 26,7 milijardi dolara u odnosu na 11 milijardi u 2015. godini

Međutim, po tržišnoj tek treba otkriti neiskorišteni potencijal u proizvodnji robe široke potrošnje. Do 10% tvrtki u vrijednosti proizvodnje dobara konzumira u svojoj prototipa. I mnoge tvrtke već su se ovaj tržišni segment. No, preostalih 90% ide u proizvodnju, tako stvarajući aplikacije za brzu proizvodnju proizvoda će biti glavni smjer razvoja ove industrije u budućnosti.

U 2014. godini, udio brza tehnologija na tržištu aditiva, iako smanjen, i dalje je najviše - 35%, udio proizvodnje rastao brzo i dosegao udio od 31% u stvaranju alata ostao ostao je na 25%, a ostatak otpada na istraživanje i obrazovanje.

Gospodarskim sektorima, AT-tech aplikacije kao što slijedi:

• 21% - potrošačke proizvode i elektronike;
• 20% - auto;
• 15% - lijek, uključujući i stomatologije;
• 12% - zrakoplovstvo i proizvodnja prostora industrije;
• 11% - proizvodnja sredstvima za proizvodnju;
• 8% - vojne opreme;
• 8% - formiranje;
• 3% - konstrukcija.

Amateri i profesionalci

AT-tech tržište je podijeljeno u amaterski i profesionalni. Amaterski tržište uključuje 3D-printera i njihovo održavanje, što uključuje i uslugu, potrošnog materijala, softvera, te je dizajniran za pojedine entuzijasta, obrazovanja i vizualizaciju ideja i olakšati komunikaciju u početnoj fazi razvoja novih poslova.

Stručni 3D pisači su skupi, a pogodne su za proširenu reprodukciju. Oni imaju veliki prostor za gradnju, izvođenje, točnost, pouzdanost, prošireni raspon modela materijala. Ovi strojevi su mnogo složeniji i zahtijevaju razvoj posebnih vještina za rad s uređajima sebe, sa standardnim materijalima i softvera. Tipično, operater stroja postaje stručnjak na additive tehnologije s višim tehničkim obrazovanjem.

Aditiv tehnologija u 2015. godini

Prema izvješću Wohlers izvješće 2015, 1988 i 2014 79 602 industrija 3D pisači su u svijetu instalirani. . U isto vrijeme 38,1% od uređaja koštati više od 5 tisuća dolara su iz SAD-a, 9,3% - za Japan, 9,2% - u Kini, a 8,7% - u Njemačku. Ostatak svijeta su daleko ispred lidera. Od 2007. do 2014. godine godišnja količina prodaje stolnih pisača povećao se sa 66 na 139 584 jedinica. U 2014. godini, 91,6% od prodaje iznosio desktop 3D printera, a 8,4% - za industrijsku primjenu aditiva za proizvodnju, dobit iz koje je, međutim, iznosio je 86,6% od ukupnog broja, odnosno 1,12 milijardi dolara apsolutnom smislu. Desktop strojevi zadovoljan 173,2 milijuna dolara i 13,4%. U 2016. očekujemo rast prodaje na 7,3 milijarde $, 2018. godine - 12,7 milijardi u 2020. na tržištu će dosegnuti 21,2 milijarde $.

Prema Wohlers, FDM-tehnologija prevladava, u prosjeku oko 300 brandova širom svijeta, svaki dan dodajemo nove izmjene. Neki od njih se prodaju samo na lokalnoj razini, tako da je vrlo teško, ako ne i nemoguće, pronaći informacije o broju proizvedenih marki 3D pisače. S povjerenjem možemo reći da je njihov broj na tržištu povećava svakim danom. Postoji velika raznolikost u veličini i tehnologije koriste. Na primjer, u Berlinu tvrtka proizvodi veliku BigRep FDM-pisač pod nazivom BigRep ONE.2 po cijeni od 36.000. Eura, mogućnost ispisa objekata do 900 x 1055 x 1100 mm sa rezolucijom 100-1000 mikrona, s dva ekstrudera i sposobnost korištenja različitih materijala.

Industrija - za

Zrakoplovna industrija je teško ulagati u proizvodnji aditiva. Korištenje tehnologije aditiva će smanjiti potrošnju materijala utrošenih na proizvodnju dijelova za 10 puta. Očekuje se da će GE Aviation Tvrtka godišnje objavljuje 40 tisuća. Brizgaljkama. I Airbus 2018. godine tvrtka će ispisati do 30 tona dijelova mjesečno. Tvrtka bilježi značajan napredak u karakteristikama proizvedenih dijelova na način kako je u odnosu na tradicionalne. Ispostavilo se da je nosač, koji je dizajniran za 2.3 tona tereta, u stvari, može izdržati opterećenja do 14 tona, uz istodobno smanjenje težine za pola. Osim toga, tvrtka objavljuje podatke o aluminijskog lima i priključcima za gorivo. Airbus zrakoplov ima 60 tisuća. Komada, tiskan je i 3D printer Stratasys Fortus poduzeća. Ostale tvrtke svemirska industrija također koristi aditiv tehnologiju proizvodnje. Među njima: Bell helikoptera, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, tvrtka Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce i SpaceX.

Digitalni aditiva tehnologije već koriste u proizvodnji različitih proizvoda široke potrošnje. Tvrtka ostvariti, pružanje usluga aditivne proizvodnje, surađujući sa Hoet Eyeware u proizvodnji naočala za korekciju vida i sunčanih naočala. 3D-modeli imaju razne cloud usluga. Samo tvrtke 3D galerija i Sketchup ponuditi 2,7 milijuna uzoraka. Nemoj ostati u stranci i modnoj industriji. RS Ispis koristi sustav koji mjeri pritisak u nogama, ispisati pojedinačne ulošci. Dizajneri su eksperimentiranje s bikinije, cipele i haljine.

brza

Pod brza razumjeti stvaranje prototipa proizvoda u najkraćem mogućem roku. To je jedan od glavnih primjena aditiva proizvodnih tehnologija. Prototip - je vrsta proizvoda potrebno je optimizirati oblik dio njegove evaluacije ergonomije, sposobnosti potvrde za montažu i ispravnost izgleda rješenja. Zato je smanjenje proizvodnje dijelova života može značajno smanjiti vrijeme razvoja. Također, prototip može biti model dizajniran za aerodinamičkih i hidrodinamičkih ispitivanja ili funkcionalnosti provjera kućišta za kućanstvo i medicinske opreme. Mnogi prototipovi izrađeni kao istražnim dizajn modela s nijansama u konfiguraciji, boje i boje i tako dalje. D. Za brza koristi jeftin 3D-printera.

brza izrada

Tehnologija aditiva u industriji imaju velike izglede. Mala proizvodnja ljestvica proizvoda sa složenim geometrija i posebnih materijala uobičajene u brodogradnji, energetiku, rekonstruktivne kirurgije i stomatologije, zrakoplovnoj industriji. Izravno uzgoj metalnih proizvoda motivirano ekonomske svrsishodnosti, jer je to način proizvodnje je manje skupo. Uz korištenje tehnologije aditiva napraviti radna tijela turbine i osovine, implantata i proteza, rezervni dijelovi za automobile i zrakoplove.

Razvoj brzog proizvodnju i doprinijeli značajnom povećanju broja dostupnih metala praškastih materijala. Ako je u 2000. godini bilo je 5-6 vrste praha, sada nudi široku paletu iznositi desetke pjesama od konstrukcijskog čelika do plemenitih metala i superalloys.

Obećavajući i tehnologija aditiva u strojarstvu, gdje se mogu koristiti u proizvodnji alata i alati za serijsku proizvodnju - umeci za strojeve za injekcijsko prešanje, kalupe, predloške.

Ultimaker 2 - najbolji 3D pisač u 2016

Prema mišljenju CHIP časopis, koji je proveo ispitivanje i usporedio karakteristike kućanstva 3D printera, najbolje pisači 2016 modela Ultimaker su 2 društva Ultimaker, Reniforce RF1000 tvrtke Conrad i replikator Desktop 3D pisač tvrtke MakerBot.

Ultimaker 2+ u poboljšanom modelu koristi tehnologiju simulacije stapajući. 3D-pisač razlikuje najmanje debljine sloja od 0,02 mm, mali izračun vremena, jeftin ispis (2600 RUB po 1 kg materijala). Ključne značajke:

• veličina radnoj komori - 223 x 223 x 305 mm;
• masa - 12,3 kg;
• Veličina glave - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• die temperaturu - 180-260 ° C;
• rezolucija sloj - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 mikrona;
• Brzina ispisa - 8-24 mm ³ / s;
• preciznost XYZ - 12,5-12,55 mikrona;
• Materijal - PLA, ABS, promjer CPE 2,85 mm;
• Softver - Cura;
• Podržane vrste datoteka - STL, OBJ, AMF;
• Potrošnja energije - 221 W;
• cijena - 1895 eura, a osnovni model 2495 eura produžen.

Prema kupca mišljenja, pisač je svjetlo za instalirati i koristiti. Obilježavanje visoke rezolucije, self-podešavanje ležaja, veliki izbor materijala koji se koristi, korištenje open source softvera. Nedostaci uključuju pisač otvoriti dizajn pisača, što može dovesti do opekotina od materijala.

LulzBot Mini 3D pisača

U pregledu časopisa PC Magazine Ultimaker 2 i replikator Desktop 3D pisača također ušao u top tri, ali ovdje na prvom mjestu je pisač LulzBot mini 3D pisač. Njegove specifikacije su kako slijedi:

• veličina radnoj komori - 152 x 152 x 158 mm;
• Masa - 8.55 kg;
• die temperature - 300 ° C;
• Debljina sloja - 0,05-0,5 mm;
• Brzina ispisa - 275 mm / s, na visini od 0,18 mm slojem;
• Materijal - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, poliester, najlon, polikarbonat, PETG, PCTE, PC-ABS, i drugi promjer 3 mm.
• Softver - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl itd,.
• Potrošnja energije - 300 W;
• cijena - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

Jedan od najboljih industrijskih strojeva aditivne proizvodnje je EBAM 300 tvrtki Sciaky. Elektronski snop pištolj uzrokuje metalnih slojeva pri brzini do 9 kg na sat.

• veličina radnoj komori - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• tlak vakuumskoj komori - 1x10 ^-4 Torr;
• potrošnja energije - do 42 kW pri naponu od 60 kV;
• tehnologija - ekstrudiranja;
• Materijal - titana i titanskih legura, tantal, Inconel, tungsten, niobij, nehrđajući čelik, aluminij, čelik, bakar-nikal legure (70/30 i 30/70);
• maksimalni iznos - 8605.2 litara;
• Cijena - 250 tisuća dolara ..

Aditiva tehnologije u Rusiji

industrijsko-grade strojevi u Rusiji se ne proizvode. Dok se razvija samo u „Rosatoma”, laserski centar MSTU. Bauman Sveučilište „STANKIN” Veleučilište Sveučilište u St. Petersburgu, Federalno sveučilište Urala. „Voronezhselimmash”, proizvodeći edukativne i domaće 3D-printera „Alfa”, razvija komercijalni pogon aditiva.

Ista situacija sa zalihama. Voditelj razvoja praha i praskaste formulacije u Rusiji je VIAM. Oni su proizvedeni u prahu jer su tehnologije aditiva se koriste u obnovu turbinskih lopatica, po nalogu perma „zrakoplovnih motora». Napredak je i na All-Russian Institute lakih legura (kotačima). Razvoj različite inženjering centri diljem Ruske Federacije. „Rostec” Ural ogranak Ruske akademije znanosti, UFU voditi njihov razvoj. No, još uvijek nisu u stanju zadovoljiti čak i mali potražnju 20 tona praha godišnje.

U tom smislu, Vlada je uputio Ministarstvo obrazovanja, Ministarstvo za ekonomski razvoj, Ministarstvo industrije, Ministarstvo komunikacija, Ruske akademije znanosti, Fana „Roscosmos”, „Rosatom”, „Rosstandart” razvojne institucije utvrditi koordinirani program razvoja i istraživanja. Za to se predlaže za dodjelu dodatnih proračunskih izdvajanja, kao i da se razmotri mogućnost sufinanciranja na račun Nacionalnog fonda skrbi i drugih izvora. Preporučljivo je poduprijeti nove tehnologije proizvodnje, u Vol. H. toga, Mers „Rosnano” Fond „Skolkovo”, izvoz agencija „EXIAR”, „Vnesheconombank”. Vlada je također zastupa industriji i trgovini Ministarstvo će pripremiti jedan dio državnog programa za razvoj i unapređenje industrijske konkurentnosti.