Additiu Tecnologia: descripció, definició i aplicació compta amb qualificacions. tecnologies d'additius en la indústria

la tecnologia d'impressió 3D es va introduir en 1986, quan la companyia 3D Systems va desenvolupar la primera impressora especial - màquina d'estereolitografia, que són àmpliament utilitzats en la indústria de defensa. Les primeres màquines eren molt cars i l'elecció del material per a la creació de models era limitat. El ràpid desenvolupament de la impressió tridimensional es va iniciar amb el desenvolupament de la tecnologia de disseny (CAD), càlculs i simulació (CAE) i la mecanització (CAM). I avui en dia és difícil trobar una àrea de la producció, la qual cosa no hi hauria utilitzat 3D-impressores:. Els utilitzen per produir peces d'aeronaus, naus espacials, submarins, eines, pròtesis i implants, joies, etc. La perspectiva és obvi - tecnologia d'additius en un futur pròxim serà una prioritat de la tecnologia de l'enginyeria mecànica .

Els principals països del món participen activament en el 3D de carreres. Així, el 2012, Yangstoune, Ohio, va obrir l'Institut Nacional d'Innovació NAMII fabricació additiva - el primer centre de tecnologies additives de quinze produïts als Estats Units. Màquina parc Institut ja compta amb 10 màquines d'additius, tres de les quals són les màquines més avançades per crear peces de metall.

Terminologia i classificació

L'essència de la tecnologia d'additius és combinar materials per crear objectes de dades de capa 3D-model per capa. Això és diferent de les tècniques de fabricació convencionals que impliquen subtractius mecanitzat - material d'eliminació de la peça de treball.

tecnologia d'additius es classifica:

• pels materials utilitzats (líquid, de partícules, polimèric, de pols de metall);
• per la presència del làser;
• pel mètode de fixació de l'estructura de capes (efecte tèrmic, irradiació amb llum ultraviolada o visible, la composició d'aglutinant);
• pel mètode de formació de la capa.

Hi ha dues maneres de formar una capa. La primera és que la primera plataforma s'aboca sobre el material en pols, és ganivet particions o corró per crear una capa uniforme de gruix desitjat del material. Es produeix pols de processament selectiva per làser o un altre mètode de partícules de pols del compost (fusió o encolat) d'acord amb la secció actual de CAD-models. Construcció Plane és sense canvis, i una mica de la pols es manté intacta. Aquest procés es denomina síntesi selectiva, així com la sinterització selectiva per làser, si un compost de l'eina és un làser. El segon mètode consisteix en la deposició directa del material en el punt de suma d'energia.

Organització ASTM, que desenvolupa estàndards de la indústria, divideix la tecnologia 3D-additiu en 7 categories.

1. material d'extrusió. En el punt d'extrusora preescalfat construcció alimentat el material en pasta, una barreja d'aglutinant i pols de metall. model cru construït es col·loca en un forn per eliminar la pols de lligant i de sinterització - de la mateixa manera com passa en les tecnologies tradicionals. Aquesta tecnologia d'additius s'implementa sota les marques comercials MJS (Multifase Jet de solidificació, de múltiples fases de solidificació jet), FDM (Fused Deposition Modelling, simulació per fusió en forma de capes), FFF (Fused Filament fabricació, mètode de producció fusió de filaments).
2. material de polvorització. Per exemple, en cera Polyjet o tecnologia de fotopolímer per al cap multi-jet s'aplica a una construcció de punt. Aquesta tecnologia d'additius també es diu multi raig de material.
3. aglutinant aspersió. Aquests inclouen la tecnologia d'injecció a raig de tinta d'injecció en la construcció de la zona no model de material, un agent aglutinant (additiu de fabricació de tecnologia Exone).
4. Compost de materials de la fulla. material de construcció és una pel·lícula de polímer, làmina de metall, paper i altres. S'utilitza, per exemple, en ultrasònica additiu tecnologia Fabrisonic. plaques metàl·liques primes es solden entre si per ultrasons, després de les quals l'excés de metall s'elimina per fresat. tecnologia additiu s'utilitza en conjunció amb substractiu.
5. bany de fotopolimerització. La tecnologia utilitza un líquid materials de modelatge - resina de fotopolímer. Un exemple és l'empresa SLA-tecnologia DLP 3D Systems i la tecnologia-empresa EnvisionTEC, Digital Light processó.
6. De fusió de material en una capa de pre-format. Utilitzat en el SLS en la tecnologia, utilitzant com a font d'energia làser o capçal tèrmic (empresa SHS Blueprinter).
7. L'energia directa sumant fins al lloc de la construcció. Material i energia alimentades al seu punt de fusió en la construcció de forma simultània. El cos s'utilitza com un cap de treball, equipat amb un sistema per al subministrament d'energia i material. L'energia ve en forma d'un feix concentrat d'electrons (Sciaky) o feix de raigs làser (POM, Optomec,). De vegades, el cap està muntada a la "mà" del robot.

Aquesta classificació és molt més parla de les complexitats de les tecnologies d'additius que els anteriors.

Els camps d'aplicació

mercat de tecnologia d'additius en la dinàmica del desenvolupament per davant d'altres indústries. El seu creixement mitjà anual estimat en 27%, segons la firma IDC estima que per a l'any 2019 ascendirà a 26,7 milions de dòlars en comparació amb els 11 mil milions en 2015

No obstant això, el mercat d'AT encara no ha revelat el potencial sense explotar en la producció de béns de consum. Fins al 10% de les empreses del valor de la producció de béns consumits en la seva creació de prototips. I moltes empreses ja han pres aquest segment del mercat. Però el 90% restant es destina a la producció, de manera que la creació d'aplicacions per a la fabricació ràpida de productes serà la direcció principal del desenvolupament d'aquesta indústria en el futur.

El 2014, la proporció de les tecnologies de prototipatge ràpid en el mercat d'additius tot i la disminució, seguia sent la més alta - 35%, la proporció de la producció va créixer ràpidament i va aconseguir una quota del 31% en la creació d'eines romàs va mantenir en el 25%, la resta s'explica per la investigació i l'educació.

Per sectors econòmics, les aplicacions a la tecnologia distribueixen de la següent manera:

• 21% - els productes de consum i l'electrònica;
• 20% - cotxe;
• 15% - la medicina, incloent l'odontologia;
• 12% - l'aeronàutica i la indústria de fabricació d'espai;
• 11% - la producció dels mitjans de producció;
• 8% - equip militar;
• 8% - formació;
• 3% - construcció.

Aficionats i professionals

AT-tech mercat es divideix en aficionats i professionals. Amateur mercat inclou impressores 3D i el seu manteniment, que inclou servei, consumibles, programari, i està dissenyat per als entusiastes de l'individu, l'educació i la visualització d'idees i facilitar la comunicació en l'etapa inicial de desenvolupament de nous negocis.

3D-impressores professionals són cars i són adequats per a la reproducció ampliada. Tenen una gran àrea de la construcció, el rendiment, la precisió, fiabilitat, estesos materials gamma model. Aquestes màquines són molt més complicades i requereixen el desenvolupament d'habilitats especials per treballar amb els propis dispositius, amb materials de model i programari. En general, l'operador de la màquina es converteix en un professional expert en tecnologies d'additius amb l'educació tècnica superior.

Tecnologia additiu en 2015

D'acord amb l'informe Wohlers Informe 2015, 1988 i 2014 79.602 indústria de les impressores 3D s'han instal·lat a tot el món. . Al mateix temps, el 38,1% dels dispositius costen més de 5 mil dòlars americans són dels EUA, 9,3% - per al Japó, 9,2% - a la Xina, i el 8,7% - a Alemanya. Resta del món estan molt per davant dels líders. De 2007 a 2014, el volum anual de vendes d'impressores d'escriptori es va incrementar de 66 a 139.584 unitats. En 2014, el 91,6% de les vendes van representar l'escriptori 3D-impressores i 8,4% - per a aplicacions industrials de fabricació additiva, el guany de la qual, però, va representar el 86,6% del total, o 1,12 milions de dòlars dels EUA termes absoluts. màquines d'escriptori acontentar 173.200.000 de dòlars i 13,4%. En 2016, s'espera un creixement de vendes de $ 7.3 mil milions, el 2018 - 12,7 mil milions, el 2020 el mercat arribarà a $ 21.2 mil milions.

D'acord amb Wohlers, FDM-tecnologia preval, amb una mitjana de 300 marques a tot el món, cada dia l'addició de noves modificacions. Alguns d'ells es venen només a nivell local, el que és molt difícil, si no impossible, trobar informació sobre el nombre de marques fabricades de 3D-impressores. Amb confiança podem dir que el seu nombre en el mercat augmenta amb cada dia que passa. Hi ha una gran diversitat de grandària i les tecnologies utilitzades. Per exemple, l'empresa Berlin produeix una enorme BigRep FDM-impressora anomenada BigRep one.2 a un preu de 36 milers. Euro, capaç d'imprimir objectes de fins a 900 x 1055 x 1100 mm amb una resolució de 100-1000 micres, amb dos extrusores i la capacitat d'utilitzar diferents materials.

Indústria - per

La indústria de l'aviació està invertint fortament en la producció de l'additiu. L'ús de tecnologies d'additius reduirà el consum de materials gastats en la producció de peces en 10 vegades. S'espera que GE Aviation Company publicarà anualment 40 mil. Injectors. I Airbus per l'any 2018 l'empresa es va a imprimir fins a 30 tones de peces al mes. La companyia assenyala els avenços significatius en les característiques de les peces fabricades de tal manera en comparació amb el tradicional. Va resultar que el suport, el qual va ser dissenyat per a la càrrega de 2,3 tones, de fet, pot suportar càrregues de fins a 14 tones, mentre que la reducció del seu pes a la meitat. A més, la companyia publica detalls del full d'alumini i els connectors de combustible. L'avió Airbus té de 60 mil. Peces, imprès el 3D-impressora Stratasys Fortus Company. Altres companyies indústria aeroespacial també estan utilitzant la tecnologia de fabricació additiva. Entre ells: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce i SpaceX.

tecnologies d'additius digitals ja s'utilitzen en la fabricació de diversos productes de consum. Companyia es materialitzen, que presten serveis de fabricació additiva, cooperant amb Hoet Eyeware en la fabricació de vidres per a la correcció de la visió i ulleres de sol. Models 3D es proporcionen una varietat de serveis en el núvol. Només Galeria 3D de la companyia i Sketchup ofereixen 2,7 milions de mostres. No romangui en el partit i la indústria de la moda. RS d'impressió utilitza un sistema que mesura la pressió de les plantes dels peus, per imprimir plantilles individuals. Els dissenyadors estan experimentant amb bikinis, sabates i vestits.

prototipat ràpid

Sota ràpida de prototips comprendre la creació de prototips de productes en el menor temps possible. És una de les principals aplicacions de les tecnologies de fabricació additiva. Prototype - és un tipus de producte requerit per optimitzar la forma de la part de la seva avaluació de l'ergonomia, capacitat de verificació de muntatge i l'exactitud de les solucions de disseny. És per això que la reducció de la durada de les peces de fabricació pot reduir significativament el temps de desenvolupament. A més, el prototip pot ser un model dissenyat per a la verificació o comprovació de funcionalitat recintes aerodinàmiques i hidrodinàmiques de família i l'equip mèdic. Molts prototips creats com a models de disseny exploratòries amb els matisos de la configuració, els colors i el colorant i així successivament. D. Per ràpida de prototips 3D utilitza impressores de baix cost.

producció ràpida

La tecnologia d'additius en la indústria té grans perspectives. la producció a petita escala de productes amb geometries complexes i específiques de materials comuns en la construcció naval, l'enginyeria elèctrica, la cirurgia reconstructiva i la medicina dental, la indústria aeroespacial. cultiu directe de productes metàl·lics està motivada per la conveniència econòmica, ja que aquest mode de producció era menys costós. Amb l'ús de tecnologies d'additius que òrgans de treball turbines i eixos, implants i pròtesis, peces de recanvi per a automòbils i avions.

El desenvolupament de la fabricació ràpida i va contribuir a un augment significatiu en el nombre de materials en pols de metall disponibles. Si el 2000 hi havia 5-6 tipus de pols, ara s'ofereix una àmplia gamma, la quantitat a desenes de pistes de acer estructural als metalls preciosos i les superaliatges.

tecnologia prometedora i additiu en l'enginyeria mecànica, en la qual es poden utilitzar en la fabricació d'eines i eines per a la producció en sèrie - inserits per a màquines de modelo per injecció, motlles, plantilles.

Ultimaker 2 - la millor impressora 3D en 2016

En l'opinió de la revista XIP, que va realitzar la prova i compara les característiques de les llars de 3D-impressores, millors impressores model 2016 Ultimaker son 2 empreses Ultimaker, Reniforce RF1000 empresa Conrad i replicador d'escriptori 3D MakerBot companyia impressora.

Ultimaker 2+ en el seu model millorat utilitza la tecnologia de simulació mitjançant la fusió. 3D-impressora difereix més petit gruix de capa de 0,02 mm, un petit càlcul de temps, la impressió de baix cost (2600 RUB per 1 kg de material). Característiques principals:

• la mida de la cambra de treball - 223 x 223 x 305 mm;
• pes - 12,3 kg;
• mida del cap - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• temperatura del broquet - de 180-260 ° C;
• capa de resolució - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 micres;
• Velocitat d'impressió - 8-24 mm ³ / s;
• precisió XYZ - 12,5-12,55 micres;
• material de - PLA, ABS, diàmetre CPE 2,85 mm;
• Programari - Cura;
• Tipus d'arxiu permesos - STL, OBJ, AMF;
• Consum d'energia - 221 W;
• preu - 1.895 euros, i l'euro model base 2495 estesa.

D'acord amb comentaris dels clients, la impressora és la llum d'instal·lar i utilitzar. La celebració d'alta resolució, el llit d'auto-ajust, una gran varietat de material utilitzat, l'ús de programari de codi obert. Els desavantatges inclouen la impressora obrir el disseny de la impressora, el que pot donar lloc a cremades pel material calent.

Impressora 3D Mini LulzBot

En una revisió de la revista PC Magazine Ultimaker 2 i replicador d'escriptori 3D de la impressora també va entrar en els tres primers, però aquí, en primer lloc va ser el LulzBot impressora 3D Mini impressora. Les seves especificacions són les següents:

• la mida de la cambra de treball - 152 x 152 x 158 mm;
• Pes - 8.55 kg;
• temperatura de la matriu - 300 ° C;
• gruix de capa - 0,05-0,5 mm;
• Velocitat d'impressió - 275 mm / s a una alçada de capa de 0,18 mm;
• material de - PLA, ABS, HIPS, PVA, Pett, polièster, niló, policarbonat, PETG, PCTE, PC-ABS, i el diàmetre d'altres de 3 mm.
• Programari - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, tiratge, MatterControl etc ;.
• Consum d'energia - 300 W;
• preu - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

Una de les millors màquines industrials de fabricació additiva és EBAM 300 empreses Sciaky. canó de feix electrònic fa que les capes de metall a una velocitat de fins a 9 kg per hora.

• la mida de la cambra de treball - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• la pressió de la cambra de buit - 1x10 ^-4 Torr;
• el consum d'energia - fins a 42 kW a una tensió de 60 kV;
• La tecnologia - extrusió;
• material de - titani i aliatges de titani, tàntal, Inconel, tungstè, niobi, acer inoxidable, alumini, acer, aliatge de coure-níquel (70/30 i 30/70);
• la quantitat màxima - 8605.2 litres;
• preu - 250 mil dòlars dels Estats Units ..

tecnologies d'additius a Rússia

màquines de tipus industrial a Rússia no es produeixen. Mentre que només es desenvolupen en el "Rosatom", el MSTU centre de làser. Bauman Universitat "Stankin" Universitat Politècnica de Sant Petersburg, la Universitat Federal dels Urals. "Voronezhselimmash", la producció de 3D-impressores domèstiques i educatives "Alpha", està desenvolupant una planta additiu comercial.

La mateixa situació amb els subministraments. El líder del desenvolupament de pols i formulacions de pols a Rússia és VIAM. Van produir la pols per a tecnologies d'additius s'utilitzen en la restauració dels àleps de la turbina, per ordre del Permià "motors d'aviació». El progrés és ia l'Institut Panruso d'aliatges lleugers (rodes). Desenvolupaments són diferents centres d'enginyeria en tota la Federació Russa. "Rostec", Ural Branch de l'Acadèmia Russa de Ciències, UFU conduir el seu desenvolupament. Però encara no són capaços de satisfer fins i tot una petita demanda de 20 tones de pols per any.

En aquest sentit, el Govern va donar instruccions al Ministeri d'Educació, Ministeri de Desenvolupament Econòmic, Ministeri d'Indústria, Ministeri de Comunicacions, Acadèmia Russa de Ciències, Fano, "Roskosmos" ,, institucions de desenvolupament "Rosatom" "Rosstandart" per establir un desenvolupament programa coordinat i la investigació. Per a això es proposa assignar addicionals assignacions pressupostàries, així com a considerar la possibilitat de cofinançament a costa del Fons Nacional d'Assistència Social i d'altres fonts. Es recomana per a donar suport a la nova tecnologia de producció, al Vol. H. A més, TCM, "Rosnano" Fons "Skolkovo", l'agència d'exportació "EXIAR", "Vnesheconombank". El govern també està representat pel Ministeri d'Indústria i Comerç prepararà una secció del programa estatal per al desenvolupament i la millora de la competitivitat industrial.