Tillsats Teknik: beskrivning, definition och tillämpning har betyg. Tillsats teknik inom industrin

3D-utskriftsteknik introducerades 1986, då företaget 3D Systems utvecklade den första speciella skrivare - stereolitografi maskin, som ofta används inom försvarsindustrin. De första maskinerna var mycket dyra och valet av material för att skapa modeller var begränsad. Den snabba utvecklingen av tredimensionella utskrift började med utveckling av design-teknik (CAD), beräkningar och simulering (CAE) och bearbetning (CAM). Och idag är det svårt att hitta ett område av produktionen, som inte skulle ha använt 3D-skrivare :. Använd dem för att producera delar av flygplan, rymdfarkoster, ubåtar, verktyg, proteser och implantat, smycken, etc. Utsikten är uppenbart - additiv teknik inom en snar framtid kommer att prioriteras maskinteknik teknik .

De ledande länderna i världen är aktivt involverade i 3D-racing. Så i 2012, Yangstoune, Ohio, öppnade National Innovation Institute additiv tillverkning NAMII - den första centrum för tillsats teknik för femton produceras i USA. Maskinpark Institute redan har 10 av tillsatsmaskiner, varav tre är de mest avancerade maskiner för att skapa metalldelar.

Terminologi och klassificering

Essensen av additiv teknik är att kombinera material för att skapa dataobjekt från 3D-modellen lager för lager. Detta skiljer sig från konventionella subtraktiva tillverkningstekniker som innebär bearbetning - avlägsna material från arbetsstycket.

Additiv teknologi klassificeras:

• av de material som används (vätska, partikelformigt, polymert, metallpulver);
• genom närvaron av lasern;
• genom förfarandet för fastställande av skiktkonstruktion (termisk effekt, bestrålning med ultraviolett eller synligt ljus, bindemedelskompositionen);
• genom förfarandet för bildning av skiktet.

Det finns två sätt att bilda ett lager. Den första är att den första plattformen hälls på pulvermaterialet, är det partitionerad eller rullkniv för att skapa ett jämnt skikt med önskad tjocklek av material. Den förekommer selektiv laserpulverbearbetning eller annan metod för att pulverpartiklar av förening (smältning eller limning) enligt det aktuella avsnittet av CAD-modeller. Construction Plane är oförändrad, och en del av pulvret förblir intakt. Denna process kallas selektiv syntes samt selektiv lasersintring, om en förening av verktyget är en laser. Den andra metoden består i att direkt avsättning av materialet i summeringspunkten energi.

Organisation ASTM, som utvecklar industristandarder, delar 3D-additiv teknik i 7 kategorier.

1. Sprutmaterialet. Vid konstruktion punkt av förvärmd extruder matas pastamaterialet, en blandning av bindemedel och metallpulver. Byggt råa modellen placeras i en ugn för att avlägsna pulvret bindemedel och sintra - på samma sätt som det händer i traditionella tekniker. Denna tillsats teknik implementeras under varumärkena MJS (Multiphase Jet solidifiering är flerfasiga jet stel), FDM (Fused Deposition Modeling, simulering genom skiktvis sammansmältning), FFF (Brända Filament Fabrication, produktionsmetod fusing filament).
2. Sprutning material. Till exempel, i Polyjet vax eller fotopolymerteknik för multistrålehuvudet appliceras till en punkt konstruktion. Denna tillsats teknik kallas också Multi blästring Material.
3. Stänk bindemedel. Dessa inkluderar jet Ink-Jet-insprutningsteknik i byggandet av zonen modellerar inte material, ett bindemedel (additiv tillverkningsteknik Exone).
4. Förening med arkmaterial. Byggmaterial är en polymerfilm, metallfolie, papper och andra. Det används, till exempel, i ultraljudsteknik tillsats Fabrisonic. Tunna metallplattor är hopsvetsade med ultraljud, varefter överskott av metall avlägsnas genom fräsning. Additiv teknik används i samband med subtraktiv.
5. Fotopolymerisation bad. Tekniken använder ett flytande modellerings material - fotopolymer-harts. Ett exempel är SLA företaget 3D Systems och DLP-teknik Envisiontec företaget Digital Light Procession.
6. Smältning av material i en förformad skiktet. Används i SLS-teknik, med hjälp som en källa för energi laser eller termohuvud (SHS företaget Blueprinter).
7. Direkt energi summera till platsen för konstruktionen. Material och energi som matas till dess smältpunkt i konstruktionen samtidigt. Kroppen används som en arbetshuvud, utrustad med ett system för tillförsel av energi och material. Energi kommer i form av en koncentrerad stråle av elektroner (Sciaky) eller laserstrålen (POM, Optomec,). Ibland huvudet är monterat på "hand" av roboten.

Denna klassificering är mycket mer talar om den invecklade tillsats teknik än de tidigare.

Användningsområden

additiv teknikmarknaden i dynamiken i utvecklingen före andra branscher. Den genomsnittliga årliga tillväxten uppskattas till 27%, enligt IDC företag uppskattar att år 2019 kommer att uppgå till 26,7 miljarder dollar, jämfört med 11 miljarder 2015

Dock har AT marknaden ännu inte avslöja outnyttjad potential i produktionen av konsumtionsvaror. Upp till 10% av företagen i värdet av produktion av varor som konsumeras i prototyper. Och många företag har redan tagit detta marknadssegment. Men resterande 90% går i produktion, så att skapa applikationer för snabb tillverkning av produkter kommer att vara den huvudsakliga inriktningen av utvecklingen av denna industri i framtiden.

År 2014 var andelen snabba teknik prototyping på marknaden för tillsatser även minskat, förblev den högsta - 35%, andelen av produktionen växte snabbt och nådde en andel 31% i skapandet av verktyg förblev kvar på 25%, resten utgörs av forskning och utbildning.

Genom ekonomiska sektorer, AT-tech applikationer fördelas enligt följande:

• 21% - konsumentprodukter och elektronik;
• 20% - bil;
• 15% - medicin, inklusive tandvård;
• 12% - flyg- och rymdteknik tillverkningsindustrin;
• 11% - produktion av produktionsmedlen;
• 8% - krigsmateriel;
• 8% - utformning;
• 3% - konstruktion.

Amatörer och proffs

AT-tech marknaden är uppdelad i amatör och professionell. Amatör marknaden innehåller 3D-skrivare och deras underhåll, vilket inkluderar service, förbrukningsmaterial, programvara, och är utformad för individuell entusiaster, utbildning och visualisering av idéer och underlätta kommunikationen i det inledande skedet av utvecklingen av nya affärer.

Professionella 3D-skrivare är dyra och är lämpliga för utökad reproduktion. De har ett stort område av konstruktion, prestanda, noggrannhet, tillförlitlighet, förlängda intervall modellmaterial. Dessa maskiner är mycket mer komplicerade och kräver utveckling av särskilda färdigheter för att arbeta med enheterna själva, med modellmaterial och programvara. Vanligtvis operatören av maskinen blir en professionell expert på additiva teknik med högre teknisk utbildning.

Tillsats Technology 2015

Enligt rapporten Wohlers Report 2015, 1988 och 2014 79 602 industri 3D-skrivare har installerats över hela världen. . Samtidigt 38,1% av enheterna kostar mer än 5 tusen dollar är från USA, 9,3% - för Japan, 9,2% - till Kina, och 8,7% - till Tyskland. Resten av världen är långt före ledarna. Från 2007 till 2014 den årliga försäljningsvolymen för skrivbordsskrivare ökat från 66 till 139 584 enheter. År 2014 stod för stationära 3D-skrivare och 8,4% 91,6% av försäljningen - för industriella tillämpningar av additiv tillverkning, vinsten från som dock stod för 86,6% av den totala, eller 1,12 miljarder dollar absoluta termer. Stationära maskiner nöjde 173.2 miljoner dollar och 13,4%. Under 2016 räknar vi med en försäljningstillväxt till $ 7,3 miljarder i 2018-12700000000, 2020 marknaden kommer att nå $ 21.200 miljoner.

Enligt Wohlers råder FDM-teknik, i genomsnitt cirka 300 varumärken över hela världen, varje dag att lägga till nya ändringar. Några av dem säljs endast lokalt, så det är mycket svårt, om inte omöjligt, att hitta information om antalet tillverkade märken av 3D-skrivare. Med tillförsikt kan vi säga att deras antal på marknaden ökar för varje dag. Det finns en stor mångfald i storlek och den teknik som används. Till exempel producerar Berlin företaget en enorm BigRep FDM-skrivare kallas BigRep ONE.2 till ett pris av 36 tusen. Euro, kan skriva ut föremål upp till 900 x 1055 x 1100 mm med en upplösning på 100-1000 mikron, med två extrudrar och förmågan att använda olika material.

Industri - för

Flygindustrin satsar stort på tillverkning av tillsatsen. Användningen av tillsatsteknik kommer att minska förbrukningen av material som använts för framställning av delar med 10 gånger. Det förväntas att GE Aviation Company årligen publicerar 40 tusen. Injektorer. Och Airbus 2018 företaget skulle skriva ut upp till 30 ton delar per månad. Företaget konstaterar att betydande framsteg i egenskaperna hos tillverkade delar på ett sådant sätt jämfört med traditionella. Det visade sig att fästet, som var avsedd för 2,3 tons last, i själva verket kan tåla en belastning upp till 14 ton och samtidigt minska sin vikt med hälften. Dessutom offentliggör företaget detaljer hos aluminiumplåt och bränsle kontakter. Airbus flygplan har 60 tusen. Bitar, tryckt den 3D-skrivaren Stratasys Fortus Company. Andra företag flygindustrin använder också additiv tillverkningsteknik. Bland dem: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce och SpaceX.

Digitala additiva tekniker redan används vid tillverkning av olika konsumtionsvaror. Företag förverkligas, som tillhandahåller tjänster additiv tillverkning, samarbetar med Hoet Eyeware vid tillverkning av glasögon för synkorrigering och solglasögon. 3D-modeller finns en rad olika molntjänster. Endast bolagets 3D Warehouse och Sketchup erbjuder 2,7 miljoner prover. Inte kvar i partiet och modebranschen. RS Print använder ett system som mäter trycket i sulorna, för att skriva ut enskilda sulor. Designers experimenterar med bikinis, skor och klänningar.

rapid prototyping

Under rapid prototyping förstå byggandet av prototypprodukter på kortast möjliga tid. Det är en av de huvudsakliga användningsområdena för additiva tillverkningsteknik. Prototyp - är en typ av produkt som krävs för att optimera formen på den del av sin utvärdering av ergonomi, monteringskontrollkapacitet och riktigheten av layoutlösningar. Det är därför en minskning av tillverkningsdelar liv avsevärt kan minska utvecklingstiden. Dessutom kan prototypen vara en modell avsedd för aerodynamiska och hydrodynamiska tester eller verifiering funktionalitet kapslingar för hushålls- och medicinsk utrustning. Många prototyper som skapats som förberedande designmodeller med nyanserna i konfigurationen, färger och färg och så vidare. D. rapid prototyping använder billiga 3D-skrivare.

snabb produktion

Tillsats tekniken i branschen har stora möjligheter. Småskalig produktion av produkter med komplex geometri och specifika material som är vanliga i varvsindustrin, kraftteknik, rekonstruktiv kirurgi och odontologi, flygindustrin. Direkt odling av metallprodukter motiveras av ekonomiska ändamålsenlighet, eftersom denna produktionssättet var billigare. Med hjälp av tillsats tekniker gör arbetsorgan turbiner och axlar, implantat och proteser, reservdelar till bilar och flygplan.

Utvecklingen av snabba tillverkning och bidragit till en betydande ökning av antalet tillgängliga metallpulvermaterial. Om år 2000 fanns det 5-6 typer av pulver, nu erbjuder ett brett utbud, uppgår till tiotals spår från konstruktionsstål till ädelmetaller och superlegeringar.

Lovande och additiv teknologi inom maskinteknik, där de kan användas vid tillverkning av verktyg och verktyg för serieproduktion - skär för formsprutmaskiner, formar, mallar.

Ultimaker 2 - den bästa 3D-skrivare i 2016

I yttrandet från CHIP Magazine, som genomfört tester och jämförde egenskaperna hos hushåll 3D-skrivare, bästa skrivarna 2016 modell Ultimaker är 2 företag Ultimaker, Reniforce RF1000 företaget Conrad och Replicator Desktop 3D-skrivare företag MakerBot.

Ultimaker 2+ i dess förbättrade modellen använder simuleringsteknik genom att smälta. 3D-skrivare skiljer minsta skikttjocklek av 0,02 mm, en liten beräkningstiden, låg kostnad utskrift (2600 rubel per 1 kg av materialet). Viktiga funktioner:

• storleken av arbetskammaren - 223 x 223 x 305 mm;
• vikt - 12,3 kg;
• huvudstorlek - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• munstyckstemperatur - 180-260 ° C;
• upplösning skikt - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 mikron;
• Utskriftshastighet - 8-24 mm ³ / s;
• precision XYZ - 12,5-12,55 mikron;
• material - PLA, ABS, CPE diameter 2,85 mm;
• Software - Cura;
• Filtyper som stöds - STL, OBJ, AMF;
• Strömförbrukning - 221 W;
• pris - 1895 euro, och basmodellen 2495 euro förlängas.

Enligt kundrecensioner är skrivaren lätt att installera och använda. Fira hög upplösning, självjusterande säng, ett stort utbud av material som används, användning av programvara med öppen källkod. Nackdelarna inkluderar skrivaren öppna skrivarens utformning, vilket kan resultera i brännskador från varmt material.

LulzBot Mini 3D-skrivare

I en genomgång av tidningen PC Magazine Ultimaker 2 och Replicator Desktop 3D-skrivare också in i topp tre, men här i första hand var skrivaren LulzBot Mini 3D-skrivare. Dess specifikationer är som följer:

• storleken av arbetskammaren - 152 x 152 x 158 mm;
• Vikt - 8,55 kg;
• munstyckstemperatur - 300 ° C;
• skikttjocklek - 0,05-0,5 mm;
• Utskriftshastighet - 275 mm / s vid en höjd av 0,18 mm skikt;
• material - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, polyester, nylon, polykarbonat, PETG, PCTE, PC-ABS, och andra diameter på 3 mm.
• Software - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl etc..
• Strömförbrukning - 300 W;
• pris - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

En av de bästa industriella maskiner additiv tillverkning är EBAM 300 företag Sciaky. Elektronstrålekanon bringar metallskikten med en hastighet av upp till 9 kg per timme.

• storleken av arbetskammaren - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• trycket i vakuumkammaren - 1x10 ^-4 Torr;
• strömförbrukning - upp till 42 kW vid en spänning av 60 kV;
• teknik - strängsprutning;
• material - titan och titanlegeringar, tantal, inconel, volfram, niob, rostfritt stål, aluminium, stål, koppar-nickellegering (70/30 och 30/70);
• det högsta beloppet - 8605.2 liter;
• pris - 250 tusen dollar ..

Tillsats teknik i Ryssland

industriell kvalitet maskiner i Ryssland inte produceras. Medan endast utvecklas i "Rosatom", laser center MSTU. Bauman University "STANKIN" Polytechnic University of St Petersburg, den Ural Federal University. "Voronezhselimmash", producerar pedagogiska och inhemska 3D-skrivare "Alpha", utvecklar en kommersiell tillsats anläggning.

Samma situation med förnödenheter. Ledaren för utvecklingen av pulver och pulverformuleringar i Ryssland är VIAM. De producerade pulvret för tillsats teknik används i återställandet av turbinblad, genom beslut av perm "flygmotorer». Framsteg är och i allryska Institute of lättmetaller (Wheels). Utvecklingen är olika tekniska centra i hela Ryssland. "Rostec", leda Ural Branch av ryska vetenskapsakademin UFU deras utveckling. Men ändå är de inte kan uppfylla även en liten efterfrågan på 20 ton pulver per år.

I detta avseende har regeringen uppdragit åt undervisningsministeriet, ministeriet för ekonomisk utveckling, Näringsdepartementet, ministeriet för kommunikation, Russian Academy of Sciences, Fano "Roscosmos", "Rosatom", "Rosstandart" utveckling institutioner att upprätta ett samordnat program och forskning. För det föreslås att tilldela ytterligare budgetanslag, samt att överväga möjligheten att medfinansiering på bekostnad av den nationella välfärdskassan och andra källor. Det rekommenderas att stödja den nya produktionstekniken i Vol. H. Addition, MER "Rosnano" fonden "Skolkovo", export byrå "EXIAR", "Vnesheconombank". Regeringen är också representerad av industri och handel ministeriet kommer att förbereda en del av det statliga programmet för utveckling och förbättring av industrins konkurrenskraft.