Երեք տարածքներ, որոնք հետ են պահում 10.6 միլիարդ դոլար արժողությամբ 3D տպագրության արդյունաբերությունը

Շուկայական հետազոտությունների SmarTech Analysis ընկերությունը վերջերս հրապարակեց իր տվյալները հավելումների արտադրության (AM) արդյունաբերության համար: Այն որոշեց, որ 2021 թվականին 3D տպագրության ոլորտը հասել է $ 10.6 մլրդ եկամուտների մեջ՝ բացառությամբ սարքավորումների պահպանման պայմանագրերի և հետմշակման սարքավորումների հետ կապված եկամուտների: Ընկերությունը հետագայում նախատեսում է, որ AM-ը մինչև 50 թվականը կաճի մինչև $2030 միլիարդ:

Այս աճը սերտորեն կապված է այն միտումի հետ, որ խոշոր արտադրողներն ավելի ու ավելի կօգտագործեն տեխնոլոգիան զանգվածային արտադրության համար: Այնուամենայնիվ, որպեսզի AM-ը հասնի լայնածավալ ընդունմանը, այն պետք է զգալիորեն առաջընթաց գրանցի երեք կարևոր և փոխկապակցված ոլորտներում՝ թողունակություն, գործարանի ինտեգրում և որակի վերահսկում: Բարեբախտաբար արդյունաբերության համար, սրանք բոլորն էլ խնդիրներ են, որոնց ակտիվորեն լուծում է տրվում:

3D տպագրության թողունակությունը

Շնորհիվ իր արմատների՝ որպես նախատիպային տեխնոլոգիա, 3D տպագրությունը երբեք չի նախագծվել զանգվածային արտադրության նկատառումով: Փոխարենը, բարդ ձևեր ստեղծելու նրա կարողությունը սահմանափակվել է միանվագ մասերով կամ փոքր խմբաքանակի արտադրությամբ: Այդ պատճառով, 3D տպագրության ոլորտում ընկերությունները աշխատում են այնպիսի համակարգերի մշակման ուղղությամբ, որոնք կարող են շատ մասեր պատրաստել հնարավորինս արագ, մի հայեցակարգ, որը հայտնի է որպես թողունակություն:

Այս առումով առաջատարների թվում է HP-ն, որը տարիներ շարունակ ուսումնասիրել է տեխնոլոգիան, մինչև վերջապես բացահայտեց տեխնոլոգիաները, որոնք կարող են արագ արտադրվել ինչպես պլաստմասսայից, այնպես էլ մետաղներից: 2D տպագրության հսկան ներմուծել է թանաքային տպիչի գլխիկների իր փորձը 3D տպագրության վրա՝ Multi Jet Fusion (MJF) կոչվող տեխնոլոգիայով: MJF-ն արդեն օգտագործվում է ամեն ինչի համար պոլիմերային մասերի մեծ խմբաքանակներ արտադրելու համար eyewear դեպի մթերային բոտեր.

Սա միայն սկիզբն է ընկերության համար, որն այժմ ներդնում է իր Metal Jet տեխնոլոգիան: Մետաղական շիթը կոչվում է «մետաղական կապակցող շիթ», հեղուկ կապող նյութը մետաղի փոշու վրա նստեցնում՝ ստեղծելով մի բաղադրիչ, որն այնուհետև պետք է սինթրեվի վառարանում: Volkswagen-ի պես մեծ հաճախորդները ներդրումներ են կատարում տեխնոլոգիայի մեջ՝ մինչև զանգվածային արտադրության ծրագրով 100,000 մետաղական բաղադրիչներ տարեկան սպառողական մեքենաների համար:

Այնուամենայնիվ, HP-ն միակ ընկերությունը չէ այս արագ զարգացող տարածքում: Desktop Metal կոչվող լայնորեն հանրայնացված ստարտափն աշխատում է արագացնել մետաղական կապի շիթերը: GE-ն նույնպես աշխատում է տեխնոլոգիայի սեփական տարբերակի վրա: Ընդհանուր առմամբ, այս ընկերությունները սկիզբ են առնում մի դարաշրջան, երբ էժան մետաղական փոշիները կարող են օգտագործվել 3D տպագրության համար մեծ թվով մասեր մեկ աշխատանքում՝ պոտենցիալ փոխելով մետաղական 3D տպագրության ծախսերի կառուցվածքը:

Սա նշանակում է, որ նրանք կվերցնեն մետաղական 3D տպագրության հաստատված առաջատարներին, որոնք սովորաբար հիմնված են բարձր էներգիայի լազերային ճառագայթների վրա թանկարժեք մետաղների փոշիների վրա: Այս ընկերություններն աշխատում են նաև թողունակության բարձրացման ուղղությամբ՝ ավելացնելով մինչև 12 լազեր իրենց մեքենաներին։

3D տպագրության գործարաններ

Թեև 3D տպիչների նավատորմը կարող է արտադրվել ծավալով, դա չի նշանակում, որ դրանք անպայմանորեն կտեղավորվեն գոյություն ունեցող գործարանում: Մեծ մասամբ դա պայմանավորված է նրանով, որ նրանք չունեն զանգվածային արտադրության մակարդակի ծրագրային ապահովում:

Այժմ մի քանի ստարտափներ են ի հայտ եկել, որոնք իրենց վրա են վերցնում կատարողական համակարգերի (MES) արտադրության համար AM-ին հատուկ ծրագրակազմ մշակելու մարտահրավերը: Այս գործիքները հնարավորություն են տալիս ինչպես կառավարել 3D տպիչների նավատորմը, այնպես էլ դրանք միացնել ընկերության առկա արտադրական ծրագրերին: Նրանք սովորաբար օգնում են պատվերի պատրաստման ամբողջ ընթացքին: Սա նշանակում է պատվերի գնանշում և հետևում, տպագիր ֆայլերի պատրաստում, տպագիր աշխատանքների մոնիտորինգ և տվյալների հավաքում, տպիչների նավատորմի հերթագրում, որակի վերահսկում և առաքում:

ԱԻՆ ծրագրաշարը պարտադիր կերպով միանում է բիզնեսի առկա ծրագրային գործիքներին: Սա ներառում է արտադրանքի կյանքի ցիկլի կառավարում (PLM), ձեռնարկության ռեսուրսների պլանավորում (ERP) և ընդհանուր ՏՏ ծրագրակազմ: Թեև PLM-ը կարող է ներառել ընկերության նախընտրած 3D մոդելավորման ծրագրակազմը, ERP-ն կազմված կլինի ամեն ինչից՝ աշխատավարձային ծրագրերից մինչև ընդհանուր ֆինանսներին հետևելու գործիքներ:

MES պլատֆորմներն այժմ աշխատում են վերցնելու այն ամբողջ ծրագրաշարը, որի հետ արտադրողը կարող է արդեն աշխատել և ներդնել 3D տպագրությունը խառնուրդի մեջ: Այնուամենայնիվ, նրանք չեն սահմանափակվում միայն AM-ով: MES-ի շատ ծրագրավորողներ փնտրում են միանալ այլ արտադրական սարքավորումների, ինչպիսիք են CNC մեքենաները: Այնուհետև, մեքենայական ուսուցման օգնությամբ, ամբողջ աշխատանքային հոսքը կարող է ինքնաբերաբար բարելավվել, քանի որ յուրաքանչյուր պատվերի և մեքենայի յուրաքանչյուր աշխատանք վերադարձվում է աշխատանքային ցիկլ: Արհեստական ​​ինտելեկտը զգալիորեն ավելացնում է ԱԻՆ ծրագրային ապահովման հնարավորությունները։

3D տպագրության որակի վերահսկում

Թերևս ԱՄ-ի համատարած ընդունման ամենամեծ խոչընդոտը որակի վերահսկումն է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ հավելումներով յուրաքանչյուր մաս առանձնանում է: Կառուցման հարթակի յուրաքանչյուր կետ կարող է փոքր-ինչ տարբեր լինել, և տպագրական պարամետրի նույնիսկ ամենաչնչին փոփոխությունը կարող է փոխել տպագիր օբյեկտի միկրոկառուցվածքը:

Իր հերթին, մի անկյան տակ տպված առարկան նույնը չի լինի, ինչ մյուս կողմից տպվածը: Եվ քանի որ մասերը կառուցվում են շերտ առ շերտ, տպագրության ավարտից հետո դժվար է հաստատել տարրի ներքին երկրաչափությունները: Արդյունքում, տպագիր օբյեկտի որակը երաշխավորելու միակ ճշմարիտ միջոցը համակարգչային տոմոգրաֆիան է, որը սովորաբար ծախսատար մեթոդ է՝ բազմաթիվ մասերի ստուգման համար:

Բարեբախտաբար, ոչ միայն կան CT սկանավորման նոր համակարգեր ավելի ցածր գնով պիտակներով, որոնք հայտնվում են շուկայում, սակայն կան այլ գործիքներ, որոնք օգտագործվում են տպագիր մասերի որակն ապահովելու համար: Դրանց թվում է համակարգչային սիմուլյացիան։ ANSYS-ի նման ընկերությունները մշակել են ծրագրակազմ, որը կարող է կանխատեսել ցանկացած թերություն, որը տեղի է ունենում տպագրության գործընթացում և փոխհատուցել նրանց համար. Վեցանկյունը սա մեկ քայլ առաջ է տանում խնդիրների կանխատեսում մանրադիտակային մակարդակում։

Միևնույն ժամանակ, այնպիսի ընկերություններ, ինչպիսիք են Sigma Labs-ը և Additive Assurance-ը, սարքավորում են ստեղծել՝ վերահսկելու մետաղական 3D տպիչների կառուցման խցիկները՝ սխալները հայտնաբերելու համար: Գնալով այս գործիքները հնարավորություն կտան ակտիվ արձագանքել, որպեսզի մեքենաները կարողանան արագ շտկել խնդիրները տպման գործընթացում: Երբ միացված է MES ծրագրային ապահովմանը և 3D տպագրության մոդելավորմանը, սարքավորումը կարող է դասեր քաղել անցյալի սխալներից և ուղղել դրանք՝ նախքան դրանք նույնիսկ ապագայում տեղի ունենալ:

Ընդհանուր առմամբ, այս ոլորտները զարգանում են անհավատալի տեմպերով, հիմնականում այն ​​պատճառով, որ արտադրողները կարևոր են համարում թվային ֆայլերից առարկաներ ըստ պահանջի արտադրելու հնարավորություն: Քանի որ այնպիսի խոշոր ընկերություններ, ինչպիսիք են Ford-ը, GE-ն և Siemens-ը, փնտրում են 3D տպագրություն՝ որակյալ վերջնական մասեր արտադրելու համար, նրանք մղում են ամբողջ հավելումների շուկան՝ իրենց կարիքները բավարարելու համար: Մինչև դարի վերջ հսկայական 50 միլիարդ դոլարի հասնելու համար 3D տպագրության արդյունաբերությունը պետք է կարողանա միլիոնավոր մասեր պատրաստել այդ հաճախորդների համար: