Три сфери стримують індустрію 10.6D-друку на 3 млрд доларів

Дослідницька компанія SmarTech Analysis нещодавно опублікувала свої дані для індустрії адитивного виробництва (AM). Він визначив, що в 2021 році сектор 3D-друку досяг 10.6 млрд доларів у доході, за винятком доходів, пов’язаних з контрактами на технічне обслуговування обладнання та обладнанням для постобробки. Крім того, компанія прогнозує, що до 50 року AM зросте до понад 2030 мільярдів доларів.

Це зростання тісно пов’язане з тенденцією, що великі виробники все частіше будуть використовувати технологію для масового виробництва. Однак для того, щоб AM досягти широкого впровадження, йому потрібно буде значно просунутися в трьох важливих і взаємопов’язаних областях: пропускна здатність, інтеграція на заводі та контроль якості. На щастя для галузі, це також питання, які активно вирішуються.

Пропускна здатність 3D-друку

Завдяки своїм корінням як технології створення прототипів, 3D-друк ніколи не розроблявся з урахуванням масового виробництва. Натомість його здатність створювати складні форми була обмежена одноразовими деталями або невеликими партіями. З цієї причини фірми в індустрії 3D-друку працюють над розробкою систем, які можуть виготовляти багато деталей якомога швидше, концепція, відома як пропускна здатність.

Серед лідерів у цьому відношенні HP, яка витратила роки на дослідження технології, перш ніж нарешті представити технології, здатні швидко виробляти як пластмаси, так і метали. Гігант 2D-друку переніс свій досвід у сфері струменевих друкуючих головок на 3D-друк за допомогою технології Multi Jet Fusion (MJF). MJF вже використовується для виробництва великих партій полімерних деталей для всього окуляри до продуктові боти.

Це лише початок для компанії, яка зараз впроваджує технологію Metal Jet. Форма того, що називається «струменем сполучного металу», Metal Jet наносить рідку сполучну речовину на металевий порошок, створюючи компонент, який потім необхідно спекати в печі. Такі великі клієнти, як Volkswagen, інвестують у технологію з планом масового виробництва до 100,000 XNUMX металевих компонентів щорічно для споживчих транспортних засобів.

Однак HP не єдина компанія в цьому швидко розвивається просторі. Широко розрекламований стартап під назвою Desktop Metal працює над тим, щоб пришвидшити розмивання металу. GE також працює над власною версією технології. Загалом ці компанії відкривають епоху, коли недорогі металеві порошки можна використовувати для 3D-друку великої кількості деталей за одне завдання, що потенційно може змінити структуру витрат на 3D-друк металу.

Це означає, що вони почнуть боротися з визнаними лідерами в області 3D-друку на металі, які зазвичай покладаються на подавлення потужних лазерних променів на дорогих металевих порошках. Ці компанії працюють над збільшенням пропускної здатності, а також шляхом додавання до 12 лазерів до своїх машин.

Фабрики 3D друку

Незважаючи на те, що парк 3D-принтерів може виробляти у великій кількості, це не означає, що вони обов’язково вписуються в існуючу фабрику. Багато в чому це пов’язано з тим, що їм не вистачає програмного забезпечення на рівні масового виробництва.

Зараз з’явилася кілька стартапів, які взялися за завдання розробки програмного забезпечення, специфічного для AM для виробничих систем виконання (MES). Ці інструменти дозволяють як керувати парком 3D-принтерів, так і підключати їх до існуючого виробничого програмного забезпечення компанії. Зазвичай вони допомагають у всьому робочому процесі від замовлення до виготовлення. Це означає котирування та відстеження замовлень, підготовку файлів для друку, моніторинг завдань друку та збір даних, черги парку принтерів, контроль якості та доставку.

Програмне забезпечення MES обов'язково підключається до існуючих програмних засобів бізнесу. Це включає управління життєвим циклом продукту (PLM), планування ресурсів підприємства (ERP) та загальне програмне забезпечення для ІТ. Хоча PLM може включати програмне забезпечення для 3D-моделювання, яке надає перевагу компанії, ERP буде складатися з усього, від програм нарахування заробітної плати до інструментів для відстеження загальних фінансів.

Платформи MES зараз працюють над тим, щоб взяти все програмне забезпечення, з яким, можливо, вже працює виробник, і вставити в суміш 3D-друк. Однак вони не обмежуються лише AM. Багато розробників MES прагнуть підключитися до іншого виробничого обладнання, такого як верстати з ЧПУ. Потім, за допомогою машинного навчання, весь робочий процес можна автоматично покращити, оскільки дані з кожного замовлення та кожного завдання машини повертаються в робочий цикл. Штучний інтелект значно розширює можливості програмного забезпечення MES.

Контроль якості 3D-друку

Можливо, найбільшою перешкодою для широкого впровадження AM є контроль якості. Це пояснюється тим, що за допомогою добавки кожна частина відрізняється. Кожна точка на платформі збирання може дещо відрізнятися, і навіть найменша зміна параметра друку може змінити мікроструктуру надрукованого об’єкта.

У свою чергу, об’єкт, надрукований під одним кутом, не буде таким же, як об’єкт, надрукований під іншим. А оскільки частини нарощуються шар за шаром, важко перевірити внутрішню геометрію елемента після завершення друку. В результаті єдиний вірний спосіб гарантувати якість друкованого об’єкта – це КТ-сканування, як правило, недорогий метод перевірки безлічі деталей.

На щастя, не тільки є новіші системи КТ-сканування з нижчими цінниками, які надходять на ринок, але є й інші інструменти, які використовуються для забезпечення якості друкованих деталей. Серед них – комп’ютерне моделювання. Такі компанії, як ANSYS, розробили програмне забезпечення, яке може передбачити будь-які дефекти, які виникають під час процесу друку та компенсувати для них. Hexagon робить ще один крок далі прогнозування проблем на мікроскопічному рівні.

Тим часом такі фірми, як Sigma Labs і Additive Assurance, створили обладнання для моніторингу будівельних камер металевих 3D-принтерів для виявлення помилок. Ці інструменти все частіше забезпечать активний зворотний зв’язок, щоб машини могли швидко виправляти проблеми під час процесу друку. При підключенні до програмного забезпечення MES та симуляції 3D-друку обладнання може вчитися на минулих помилках і усувати їх ще до того, як вони відбудуться в майбутньому.

Загалом ці області розвиваються неймовірними темпами, в основному тому, що виробники бачать цінність у можливості створювати об’єкти з цифрових файлів на вимогу. Оскільки такі великі компанії, як Ford, GE та Siemens, шукають 3D-друк для виробництва якісних кінцевих деталей, вони змушують весь ринок присадок підходити до своїх потреб. Щоб досягти колосальних 50 мільярдів доларів до кінця століття, індустрія 3D-друку повинна бути здатною виготовляти мільйони деталей для цих клієнтів.