Тры вобласці стрымліваюць індустрыю 10.6D-друку на 3 мільярдаў долараў

Кампанія па даследаванні рынку SmarTech Analysis нядаўна апублікавала свае дадзеныя па індустрыі адытыўнай вытворчасці (AM). Было ўстаноўлена, што ў 2021 годзе сектар 3D-друку дасягнуў $ 10.6 млрд. у даходах, за выключэннем даходаў, звязаных з кантрактамі на тэхнічнае абслугоўванне абсталявання і абсталяваннем для пост-апрацоўкі. Кампанія таксама прагназуе, што да 50 года AM вырасце да больш чым 2030 мільярдаў долараў.

Гэты рост цесна звязаны з тэндэнцыяй, што буйныя вытворцы будуць усё часцей выкарыстоўваць тэхналогію для масавай вытворчасці. Аднак для таго, каб AM дасягнуць шырокага прымянення, яму трэба будзе значна прасунуцца ў трох важных і ўзаемазвязаных галінах: прапускная здольнасць, інтэграцыя завода і кантроль якасці. На шчасце для галіны, усё гэта таксама праблемы, якія актыўна вырашаюцца.

Прапускная здольнасць 3D-друку

З-за таго, што 3D-друк з'яўляецца тэхналогіяй стварэння прататыпаў, ён ніколі не распрацоўваўся з улікам масавай вытворчасці. Замест гэтага яго здольнасць ствараць складаныя формы была абмежавана аднаразовымі дэталямі або дробнасерыйнай вытворчасцю. Па гэтай прычыне кампаніі па ўсёй індустрыі 3D-друку працуюць над распрацоўкай сістэм, якія дазваляюць вырабляць шмат дэталяў як мага хутчэй, канцэпцыя, вядомая як прапускная здольнасць.

Сярод лідэраў у гэтым плане - HP, якая выдаткавала гады на даследаванне тэхналогіі, перш чым, нарэшце, раскрыць тэхналогіі, здольныя хутка вырабляць як пластмасы, так і металы. Гігант 2D-друку перанёс свой вопыт у галіне струйных друкавалых галовак на 3D-друк з дапамогай тэхналогіі пад назвай Multi Jet Fusion (MJF). MJF ужо выкарыстоўваецца для вытворчасці вялікіх партый палімерных дэталяў для ўсяго ахоўныя акуляры у прадуктовыя боты.

Гэта толькі пачатак для кампаніі, якая зараз разгортвае сваю тэхналогію Metal Jet. Форма таго, што называецца «струйным ачышчэннем металічнага звязальнага», Metal Jet наносіць вадкае злучнае на металічны парашок, ствараючы кампанент, які затым трэба спякаць у печы. Кліенты, такія як Volkswagen, інвестуюць у тэхналогію з планам серыйнай вытворчасці да 100,000 XNUMX металічных кампанентаў штогод для спажывецкіх аўтамабіляў.

Аднак HP - не адзіная кампанія ў гэтай прасторы, якая хутка развіваецца. Шырока разрэкламаваны стартап пад назвай Desktop Metal працуе над паскарэннем струйнай апрацоўкі металічнага звязальнага матэрыялу. GE таксама працуе над уласнай версіяй тэхналогіі. У цэлым гэтыя кампаніі адкрываюць эру, у якой недарагія металічныя парашкі могуць выкарыстоўвацца для 3D-друку вялікай колькасці дэталяў за адну працу, патэнцыйна змяняючы структуру выдаткаў на 3D-друк металу ў цэлым.

Гэта азначае, што яны будуць змагацца з вядомымі лідэрамі ў галіне 3D-друку на метале, якія звычайна абапіраюцца на перамыканне магутных лазерных прамянёў на дарагі металічны парашок. Гэтыя кампаніі таксама працуюць над павелічэннем прапускной здольнасці, дадаючы да 12 лазераў да сваіх машын.

Фабрыкі 3D-друку

Нягледзячы на ​​тое, што парк 3D-прынтараў можа быць здольны вырабляць у вялікіх аб'ёмах, гэта не значыць, што яны абавязкова ўпішуцца ў існуючы завод. Шмат у чым гэта звязана з тым, што ў іх адсутнічае праграмнае забеспячэнне серыйнага ўзроўню.

Зараз з'явілася некалькі стартапаў, якія ўзялі на сябе задачу па распрацоўцы спецыяльнага праграмнага забеспячэння AM для вытворчасці сістэм выканання (MES). Гэтыя інструменты дазваляюць як кіраваць паркам 3D-прынтараў, так і падключаць іх да існуючага вытворчага праграмнага забеспячэння кампаніі. Звычайна яны дапамагаюць ва ўсім працоўным працэсе ад замовы да вырабу. Гэта азначае размяшчэнне заказаў і адсочванне, падрыхтоўку файлаў для друку, маніторынг заданняў друку і збор даных, пастаноўку ў чаргу парку друкарак, кантроль якасці і дастаўку.

Праграмнае забеспячэнне MES абавязкова падключаецца да існуючых праграмных сродкаў прадпрыемства. Гэта ўключае ў сябе кіраванне жыццёвым цыклам прадукту (PLM), планаванне рэсурсаў прадпрыемства (ERP) і агульнае ІТ-праграмнае забеспячэнне. У той час як PLM можа ўключаць у сябе пераважнае для кампаніі праграмнае забеспячэнне для 3D-мадэлявання, ERP будзе складацца з усяго: ад праграм разліку заработнай платы да інструментаў для адсочвання агульных фінансаў.

Платформы MES зараз працуюць над тым, каб узяць усё праграмнае забеспячэнне, з якім ужо можа працаваць вытворца, і ўключыць у сумесь 3D-друк. Аднак яны не абмяжоўваюцца толькі AM. Многія распрацоўшчыкі MES імкнуцца звязацца з іншым вытворчым абсталяваннем, такім як станкі з ЧПУ. Затым, з дапамогай машыннага навучання, увесь працоўны працэс можа быць аўтаматычна палепшаны, калі даныя з кожнага заказу і кожнага задання машыны вяртаюцца ў працоўны цыкл. Штучны інтэлект значна пашырае магчымасці праграмнага забеспячэння MES.

Кантроль якасці 3D-друку

Магчыма, самай вялікай перашкодай для шырокага прыняцця AM з'яўляецца кантроль якасці. Гэта адбываецца таму, што з дадаткам кожная частка адрозніваецца. Кожная кропка на платформе зборкі можа крыху адрознівацца, і нават найменшыя змены ў параметрах друку могуць змяніць мікраструктуру надрукаванага аб'екта.

У сваю чаргу, аб'ект, надрукаваны пад адным вуглом, не будзе такім жа, як той, надрукаваны пад іншым. І, паколькі дэталі ствараюцца пласт за пластом, цяжка праверыць унутраную геаметрыю элемента пасля завяршэння друку. У выніку адзіным сапраўдным спосабам пераканацца ў якасці надрукаванага аб'екта з'яўляецца кампутарная тамаграфія.

На шчасце, не толькі новыя сістэмы КТ з больш нізкімі цэннікамі, якія з'яўляюцца на рынку, але ёсць і іншыя інструменты, якія выкарыстоўваюцца для забеспячэння якасці друкаваных частак. Сярод іх камп'ютарнае мадэляванне. Такія кампаніі, як ANSYS, распрацавалі праграмнае забеспячэнне, якое можа прадбачыць любыя дэфекты, якія ўзнікаюць у працэсе друку і кампенсаваць для іх. Hexagon робіць яшчэ адзін крок наперад прагназаванне пытанняў на мікраскапічным узроўні.

Між тым, такія фірмы, як Sigma Labs і Additive Assurance, стварылі абсталяванне для маніторынгу камер зборкі металічных 3D-прынтараў для выяўлення памылак. Усё часцей гэтыя інструменты будуць уключаць актыўную зваротную сувязь, каб машыны маглі хутка выпраўляць праблемы ў працэсе друку. Пры падключэнні да праграмнага забеспячэння MES і мадэлявання 3D-друку абсталяванне можа вучыцца на мінулых памылках і ліквідаваць іх яшчэ да таго, як яны адбудуцца ў будучыні.

Увогуле, гэтыя вобласці развіваюцца з неверагоднай хуткасцю, шмат у чым таму, што вытворцы бачаць каштоўнасць у магчымасці вырабляць аб'екты з лічбавых файлаў па патрабаванні. Паколькі такія буйныя кампаніі, як Ford, GE і Siemens, звяртаюцца да 3D-друку для вытворчасці якасных канцавых частак, яны прымушаюць увесь рынак дадаткаў падпарадкоўвацца іх патрэбам. Каб дасягнуць каласальных 50 мільярдаў долараў да канца стагоддзя, індустрыя 3D-друку павінна быць здольная вырабляць мільёны дэталяў для гэтых кліентаў.