10.6 миллиард долларлық 3D басып шығару индустриясын ұстап тұрған үш аймақ

SmarTech Analysis нарықты зерттеу фирмасы жақында қосымша өндіріс (AM) саласына арналған деректерін жариялады. Ол 2021 жылы 3D басып шығару секторы жеткенін анықтады $ 10.6 млрд аппараттық құралдарға техникалық қызмет көрсету келісімшарттарымен және кейінгі өңдеу жабдықтарымен байланысты кірістерді қоспағанда, кірісте. Фирма 50 жылға қарай AM 2030 миллиард доллардан астам өседі деп жоспарлап отыр.

Бұл өсім ірі өндірушілер технологияны жаппай өндіріске көбірек қолдану үрдісімен тығыз байланысты. Дегенмен, AM кең ауқымды қабылдауға қол жеткізу үшін ол үш маңызды және өзара байланысты салада айтарлықтай алға жылжуы керек: өткізу қабілеті, зауыттық интеграция және сапаны бақылау. Саланың бақытына орай, мұның бәрі де белсенді түрде шешіліп жатқан мәселелер.

3D басып шығару өнімділігі

Прототиптеу технологиясы ретіндегі тамырына байланысты 3D басып шығару ешқашан жаппай өндірісті ескере отырып жасалмаған. Оның орнына оның күрделі пішіндерді жасау мүмкіндігі бір реттік бөлшектермен немесе шағын сериялы өндіріспен шектелді. Осы себепті, 3D басып шығару өнеркәсібіндегі фирмалар көптеген бөлшектерді мүмкіндігінше жылдам жасай алатын жүйелерді әзірлеу үшін жұмыс істейді, бұл тұжырымдама өткізу қабілеті деп аталады.

Осыған байланысты көшбасшылардың қатарында HP компаниясы бар, ол пластмассадан да, металдан да жылдам өндіруге қабілетті технологияларды ашқанға дейін технологияны көп жылдар бойы зерттеді. 2D басып шығару гиганты сия бүріккіш басып шығару механизмдеріндегі тәжірибесін Multi Jet Fusion (MJF) деп аталатын технологиямен 3D басып шығаруға көшірді. MJF қазірдің өзінде полимерлі бөлшектердің үлкен партияларын өндіру үшін қолданылуда Eyewear дейін азық-түлік боттары.

Бұл Metal Jet технологиясын ендіретін компанияның бастамасы ғана. «Металл байланыстырғыш ағыны» деп аталатын нысаны, Metal Jet сұйық байланыстырғышты металл ұнтағына тұндырады, содан кейін пеште агломерацияланатын құрамдас бөлікті жасайды. Volkswagen сияқты ірі тұтынушылар технологияға инвестиция салып, жаппай өндіру жоспарын жасайды 100,000 XNUMX металл компоненттері тұтыну көліктері үшін жыл сайын.

Дегенмен, HP бұл тез дамып келе жатқан кеңістіктегі жалғыз компания емес. Desktop Metal деп аталатын кеңінен танымал стартап металл байланыстырғыштың ағуын жылдамдату үшін жұмыс істейді. GE де технологияның өзіндік нұсқасымен жұмыс істеуде. Жалпы алғанда, бұл компаниялар арзан металл ұнтақтарын бір тапсырмада көптеген бөлшектерді 3D басып шығару үшін қолдануға болатын, металл 3D басып шығарудың шығындар құрылымын түбегейлі өзгертетін дәуірді бастады.

Бұл олар әдетте қымбат металл ұнтақтарында жоғары қуатты лазер сәулелерін түсіруге негізделген металл 3D басып шығаруда белгіленген көшбасшыларды қабылдайтынын білдіреді. Бұл компаниялар қосу арқылы өткізу қабілеттілігін арттыру бойынша жұмыс істеуде 12 лазерге дейін олардың машиналарына.

3D басып шығару зауыттары

3D принтерлер паркі көлемді өндіруге қабілетті болғанымен, бұл олардың бар зауыт жұмысына міндетті түрде сәйкес келетінін білдірмейді. Көбінесе бұл олардың жаппай өндіріс деңгейіндегі бағдарламалық жасақтаманың болмауына байланысты.

Енді бірнеше стартаптар өндірісті орындау жүйелеріне (MES) арналған AM-спецификалық бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу міндетін атқару үшін пайда болды. Бұл құралдар 3D принтерлер паркін басқаруға және оларды компанияның бар өндірістік бағдарламалық құралына қосуға мүмкіндік береді. Олар әдетте тапсырыстан өндіруге дейінгі бүкіл жұмыс процесіне көмектеседі. Бұл тапсырыс бағасын алу және қадағалау, басып шығару файлын дайындау, басып шығару тапсырмасын бақылау және деректерді жинау, принтер паркінің кезегі, сапаны бақылау және жөнелту дегенді білдіреді.

MES бағдарламалық құралы міндетті түрде бизнестің бар бағдарламалық құралдарына қосылады. Бұған өнімнің өмірлік циклін басқару (PLM), кәсіпорын ресурстарын жоспарлау (ERP) және жалпы АТ бағдарламалық құралы кіреді. PLM компанияның таңдаулы 3D модельдеу бағдарламалық жасақтамасын қамтуы мүмкін болса да, ERP жалақы бағдарламаларынан жалпы қаржыны бақылауға арналған құралдарға дейін барлығынан тұрады.

MES платформалары қазір өндіруші қазірдің өзінде жұмыс істеп тұрған бағдарламалық жасақтаманың барлығын алу және 3D басып шығаруды қоспаға енгізу үшін жұмыс істеуде. Дегенмен, олар тек AM-мен шектелмейді. Көптеген MES әзірлеушілері CNC машиналары сияқты басқа өндірістік жабдықтармен қосылуға ұмтылады. Содан кейін, машиналық оқытудың көмегімен барлық жұмыс процесін автоматты түрде жақсартуға болады, өйткені әрбір тапсырыстағы деректер және әрбір машина тапсырмасы жұмыс цикліне қайтарылады. Жасанды интеллект MES бағдарламалық қамтамасыз ету мүмкіндіктерін айтарлықтай толықтыруда.

3D басып шығару сапасын бақылау

Бәлкім, АМ-ды кеңінен қолданудағы ең үлкен кедергі сапаны бақылау болып табылады. Себебі, қоспамен әрбір бөлік ерекше. Құрастыру платформасындағы әрбір нүкте сәл өзгеше болуы мүмкін және басып шығару параметріндегі ең аз өзгеріс басып шығарылатын нысанның микроқұрылымын өзгертуі мүмкін.

Өз кезегінде, бір бұрышта басып шығарылған нысан екінші бұрышта басылған нысанмен бірдей болмайды. Бөлшектер қабат-қабат құрастырылғандықтан, басып шығару аяқталғаннан кейін элементтің ішкі геометриясын тексеру қиын. Нәтижесінде, басып шығарылған нысанның сапасын қамтамасыз етудің жалғыз шынайы жолы - КТ сканерлеу, әдетте көптеген бөліктерді тексеруге арналған шығынды азайтатын әдіс.

Бақытымызға орай, олар ғана емес жаңа КТ сканерлеу жүйелері нарыққа төмен баға белгілері бар, бірақ басып шығарылатын бөлшектердің сапасын қамтамасыз ету үшін қолданылатын басқа құралдар бар. Олардың арасында компьютерлік симуляция бар. ANSYS сияқты компаниялар басып шығару процесінде орын алатын кез келген ақауларды болжай алатын бағдарламалық құрал әзірледі және өтемақы олар үшін. Hexagon мұны бір қадам алға жылжытады мәселелерді болжау микроскопиялық деңгейде.

Сонымен қатар, Sigma Labs және Additive Assurance сияқты фирмалар қателерді анықтау үшін металл 3D принтерлерінің құрастыру камераларын бақылау үшін аппараттық құрал жасады. Бұл құралдар басып шығару процесінде машиналар ақауларды тез түзете алатындай белсенді кері байланысты қосады. MES бағдарламалық құралына және 3D басып шығару модельдеуіне қосылған кезде жабдық өткен қателерден сабақ алып, болашақта олар орын алмас бұрын оларды шеше алады.

Жалпы алғанда, бұл аймақтар керемет қарқынмен ілгерілеуде, өйткені өндірушілер сұраныс бойынша цифрлық файлдардан нысандарды шығару мүмкіндігін бағалайды. Ford, GE және Siemens сияқты ірі компаниялар сапалы соңғы бөлшектерді шығару үшін 3D басып шығаруға ұмтылатындықтан, олар барлық қоспалар нарығын өздерінің қажеттіліктеріне сай келуге итермелейді. Ғасырдың соңына қарай 50 миллиард долларға жету үшін 3D басып шығару индустриясы сол тұтынушылар үшін миллиондаған бөлшектерді жасауға қабілетті болуы керек.