Additive Tecnologia: Descrição, definição e aplicação caracteriza ratings. tecnologias de aditivos na indústria

tecnologia 3D-impressão foi introduzido em 1986, quando a empresa 3D Systems desenvolveu a primeira impressora especial – máquina de estereolitografia, que são amplamente utilizados na indústria de defesa. As primeiras máquinas eram muito caros e a escolha do material para a criação de modelos era limitado. O rápido desenvolvimento da impressão tridimensional começou com o desenvolvimento de tecnologia de design (CAD), cálculos e simulação (CAE) e de usinagem (CAM). E hoje é difícil encontrar uma área de produção, o que não teria usado 3D impressoras :. Use-os para produzir peças de aeronaves, naves espaciais, submarinos, ferramentas, próteses e implantes, jóias, etc. A perspectiva é óbvia – tecnologia de aditivos em um futuro próximo será uma prioridade da tecnologia de engenharia mecânica .

Os países líderes do mundo estão ativamente envolvidos no 3D-corridas. Por exemplo, em 2012, em Yangstoune, Ohio, abriu o Instituto Nacional de Inovação fabricação aditiva NAMII – o primeiro centro de tecnologias de aditivos de quinze produzidos nos Estados Unidos. Máquina parque Instituto já tem 10 máquinas de aditivos, dos quais três são as máquinas mais avançadas para criar peças de metal.

Terminologia e classificação

A essência da tecnologia de aditivos é combinar materiais para criar objetos de dados de camada-modelo 3D por camada. Isto é diferente de técnicas de fabricação que implicam subtractivos convencionais usinagem – remoção de material da peça de trabalho.

tecnologia de aditivos é classificada:

• por os materiais utilizados (líquida, de partículas de polímero, pó de metal);
• pela presença do laser;
• pelo método de fixação da camada de construção (efeito térmico, a irradiação com ultravioleta ou luz visível, a composição aglutinante);
• pelo método de formação da camada.

Existem duas maneiras de formar uma camada. O primeiro é que a primeira plataforma é vertida sobre o material em pó, que é particionado ou rolo faca para criar uma camada uniforme com a espessura desejada de material. Ocorre processamento pó selectiva por laser ou outro método de partículas de pó de composto (fusão ou colagem) de acordo com a secção corrente de CAD-modelos. Construção Plane é inalterada, e um pouco do pó permanece intacta. Este processo é chamado de síntese selectiva, bem como a sinterização selectiva por laser, se um composto da ferramenta é um laser. O segundo método consiste na deposição directa de material no ponto de energia de soma.

Organização ASTM, que desenvolve os padrões da indústria, divide a tecnologia 3D-aditivo em 7 categorias.

1. material de extrusão. No ponto de extrusora pré-aquecido a construção alimentado o material de pasta, uma mistura de agente ligante e de metal em pó. modelo construído em bruto é colocado num forno para remover o ligante e pó de sinterização – da mesma maneira como acontece nas tecnologias tradicionais. Esta tecnologia de aditivo é executado sob as marcas comerciais MJS (multifásica Jet solidificação, multifásico jacto de solidificação), o FDM (Fused Deposition Modeling, por simulação de fusão layerwise), FFF (Fused Filamento Fabrication, método de produção fundindo filamentos).
2. material de pulverização. Por exemplo, em cera Polyjet ou fotopolímero tecnologia para a cabeça de multi-jactos é aplicado a uma construção de ponto. Esta tecnologia de aditivos é também chamado de multi jateamento de materiais.
3. ligante aspersão. Estes incluem tecnologia de jacto de tinta-Jet-injecção na construção da zona não modelo de material, um agente ligante (de fabrico aditivo tecnologia ExOne).
4. Composto de materiais de folha. material de construção é uma película de polímero, folha de metal, papel e outros. É usado, por exemplo, ultra-sónica na tecnologia aditivo Fabrisonic. placas de metal finas são soldadas por ultra-sons, após o que o excesso de metal é removido por meio de moagem. tecnologia de aditivo é utilizado em conjunto com subtractiva.
5. banho de fotopolimerização. A tecnologia utiliza um líquido materiais de modelagem – resina de fotopolímero. Um exemplo é a empresa SLA-tecnologia 3D Systems e DLP-empresa de tecnologia ENVISIONTEC, Digital Light Procissão.
6. De fusão do material em camada de um pré-formado. Usado no SLS-tecnologia, usando como fonte de laser de energia ou cabeça térmica (empresa SHS Blueprinter).
7. energia direta resumindo ao local de construção. Material e energia alimentada ao seu ponto de fusão na construção simultaneamente. O corpo é usado como uma cabeça de trabalho, equipado com um sistema para o fornecimento de energia e material. Energia vem sob a forma de um feixe concentrado de electrões (Sciaky) ou feixe de laser (POM, Optomec,). Às vezes, a cabeça está montada sobre a "mão" do robô.

Esta classificação é muito mais fala sobre os meandros de tecnologias de aditivos que os anteriores.

Os campos de aplicação

mercado de tecnologia de aditivos na dinâmica do desenvolvimento à frente de outras indústrias. Seu crescimento anual médio estimado em 27%, de acordo com a empresa IDC estima que até 2019 deverá ascender a 26,7 mil milhões de dólares em comparação com 11 bilhões em 2015

No entanto, o mercado AT ainda não revelou o potencial inexplorado na produção de bens de consumo. Até 10% das empresas do valor da produção de bens de consumo em sua prototipagem. E muitas empresas já tomaram este segmento de mercado. Mas os restantes 90% vai para a produção, de modo a criar aplicações para fabrico rápido de produtos será a principal direção do desenvolvimento desta indústria no futuro.

Em 2014, a proporção de tecnologias de prototipagem rápida no mercado de aditivo embora diminuiu, manteve-se o mais alto – 35%, a quota de produção cresceu rapidamente e atingiu um share de 31% na criação de ferramentas permaneceu manteve-se em 25%, o restante é representado por pesquisa e educação.

Por setores econômicos, as aplicações AT tecnologia distribuídos da seguinte forma:

• 21% – produtos de consumo e produtos eletrônicos;
• 20% – de carro;
• 15% – medicina, incluindo odontologia;
• 12% – aeronáutica e indústria espacial;
• 11% – produção dos meios de produção;
• 8% – equipamento militar;
• 8% – formação;
• 3% – construção.

Amadores e profissionais

AT-tech mercado está dividido em amador e profissional. mercado amador inclui 3D impressoras e sua manutenção, que inclui serviços, consumíveis, software, e é projetado para os entusiastas do indivíduo, a educação e visualização de idéias e facilitar a comunicação na fase inicial de desenvolvimento de novos negócios.

Profissionais-impressoras 3D são caros e são adequados para reprodução ampliada. Eles têm uma grande área de construção, desempenho, precisão, confiabilidade, estendidas materiais modelo gama. Estas máquinas são muito mais complicado e requer o desenvolvimento de habilidades especiais para trabalhar com os dispositivos si mesmos, com materiais e software modelo. Normalmente, o operador da máquina se torna um profissional especialista em tecnologias de aditivos com a educação técnica superior.

Tecnologia aditivo em 2015

De acordo com o relatório Wohlers Relatório de 2015, 1988 e 2014, 79.602 indústria de 3D-impressoras foram instalados em todo o mundo. . Ao mesmo tempo, 38,1% dos dispositivos custam mais de 5 mil dólares norte-americanos são dos EUA, 9,3% – para o Japão, 9,2% – para a China, e 8,7% – para a Alemanha. Resto do mundo estão muito à frente dos líderes. De 2007 a 2014, o volume anual de vendas de impressoras de mesa aumentou de 66 para 139 584 unidades. Em 2014, 91,6% das vendas representaram de desktop 3D impressoras e 8,4% – para aplicações industriais de manufatura aditiva, o lucro a partir do qual, no entanto, foi responsável por 86,6% do total, ou 1,12 mil milhões de dólares norte-americanos termos absolutos. máquinas desktop contente 173.2 milhões de dólares norte-americanos e 13,4%. Em 2016, esperamos que o crescimento das vendas para US $ 7,3 bilhões, em 2.018-12700000000, em 2020 o mercado vai chegar a US $ 21,2 bilhões.

De acordo com Wohlers, FDM-tecnologia prevalece, com média de cerca de 300 marcas em todo o mundo, todos os dias a adição de novas modificações. Alguns deles são vendidos apenas localmente, por isso é muito difícil, se não impossível, encontrar informações sobre o número de marcas fabricadas de 3D-impressoras. Com confiança, podemos dizer que o seu número no mercado aumenta a cada dia que passa. Há uma grande diversidade de tamanho e as tecnologias utilizadas. Por exemplo, a empresa Berlim produz uma enorme FDM-printer BigRep chamado BigRep ONE.2 a um preço de 36 mil. Euro, capaz de imprimir objetos de até 900 x 1055 x 1100 mm, com uma resolução de 100-1000 microns, com duas extrusoras e a capacidade de usar materiais diferentes.

Indústria – para

A indústria da aviação está a investir fortemente na produção do aditivo. A utilização de tecnologias de aditivo vai reduzir o consumo de materiais gastos na produção de peças por 10 vezes. Espera-se que a GE Aviation Company irá publicar anualmente 40 mil. injetores. E Airbus em 2018 a empresa estava indo para imprimir até 30 toneladas de peças por mês. A empresa observa o progresso significativo nas características de peças fabricadas de tal forma que em relação ao tradicional. Descobriu-se que o suporte, o qual foi concebido para uma carga de 2,3 toneladas, na verdade, pode suportar as cargas de até 14 toneladas, reduzindo o seu peso por meio. Além disso, a empresa publica detalhes de folha de alumínio e conectores de combustível. A aeronave Airbus tem 60 mil. Pieces, imprimiu a-impressora 3D Stratasys Fortus Company. Outras empresas da indústria aeroespacial também estão usando a tecnologia de fabricação aditiva. Entre eles: Helicóptero Bell, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, a General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce e SpaceX.

tecnologias de aditivos digitais já são utilizados na fabricação de vários bens de consumo. Empresa Materialise, prestação de serviços manufatura aditiva, cooperando com Hoet Eyeware na fabricação de óculos para correção da visão e óculos de sol. -Modelos 3D são fornecidos uma variedade de serviços em nuvem. Apenas Armazém 3D da empresa e Sketchup oferecer 2,7 milhões de amostras. Não permaneça no partido e indústria da moda. RS impressão utiliza um sistema que mede a pressão das solas, palmilhas para imprimir individuais. Designers estão experimentando biquínis, sapatos e vestidos.

prototipagem rápida

Sob prototipagem rápida compreender a criação de protótipos de produtos no menor tempo possível. É uma das principais aplicações de aditivos tecnologias de fabricação. Protótipo – é um tipo de produto necessária para optimizar a forma da parte da sua avaliação de ergonomia, capacidades de verificação de montagem e da exactidão das soluções de layout. É por isso que a redução da vida útil das peças de fabricação podem reduzir significativamente o tempo de desenvolvimento. Além disso, o protótipo pode ser um modelo projetado para testar ou funcionalidade de verificação de caixas aerodinâmicos e hidrodinâmicos de uso doméstico e equipamentos médicos. Muitos protótipos criados como modelos de design exploratórias com as nuances na configuração cores e corantes e assim por diante. D. Para prototipagem rápida utiliza-impressoras 3D de baixo custo.

produção rápida

A tecnologia de aditivos na indústria tem grandes perspectivas. produção de pequena escala de produtos com geometria complexa e de materiais específicos comuns na construção naval, engenharia de energia, cirurgia reconstrutiva e medicina dentária, a indústria aeroespacial. cultivo direto de produtos de metal é motivado pela oportunidade conjuntural, como este modo de produção era menos onerosa. Com o uso de tecnologias de aditivos fazer organismos que trabalham turbinas e eixos, implantes e próteses, peças sobressalentes para automóveis e aviões.

O desenvolvimento de fabrico rápido e contribuindo para um aumento significativo no número de materiais de metal em pó disponíveis. Se em 2000 existiam 5-6 tipos de pós, agora que oferece uma vasta gama, a quantidade de dezenas de faixas de aço estrutural de metais preciosos e superligas.

tecnologia promissora e aditivo em engenharia mecânica, onde eles podem ser usados no fabrico de ferramentas e ferramentas para a produção em série – pastilhas para máquinas de moldagem por injeção, moldes, modelos.

Ultimaker 2 – o best-impressora 3D em 2016

Na opinião da revista CHIP, que realizou testes e comparou as características de casa de 3D-impressoras, melhores impressoras 2016 modelo Ultimaker 2 empresas Ultimaker, Reniforce RF1000 empresa Conrad e Replicator Desktop 3D MakerBot empresa Impressora.

Ultimaker 2+ em seu modelo melhorado utiliza tecnologia de simulação fundindo. 3D-impressora difere menor espessura da camada de 0,02 mm, de um cálculo de tempo pequeno, de baixo custo de impressão (2600 esfregar por 1 kg de material). Principais Características:

• o tamanho da câmara de trabalho – 223 x 223 x 305 mm;
• peso – 12,3 kg;
• o tamanho da cabeça – 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• morrer temperatura – 180-260 ° C;
• camada de resolução – 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 micra;
• Velocidade de Impressão – 8-24 mm ³ / s;
• precisão XYZ – 12,5-12,55 microns;
• material de – PLA, ABS, diâmetro CPE 2,85 milímetros;
• Software – Cura;
• tipos de arquivos suportados – STL, OBJ, AMF;
• O consumo de energia – 221 W;
• preço – 1895 euros, eo euro modelo básico 2495 estendida.

De acordo com opiniões dos clientes, a impressora é leve para instalar e usar. Celebrando alta resolução, cama de auto-ajuste, uma grande variedade de material utilizado, o uso de software de código aberto. As desvantagens incluem a impressora abrir o desenho de impressão, o que pode resultar em queimaduras de material quente.

Printer LulzBot Mini 3D

Em uma revisão da revista PC Magazine Ultimaker 2 e Replicator Desktop 3D Printer também entrou no top três, mas aqui, em primeiro lugar foi o LulzBot Impressora Mini 3D. Suas especificações são as seguintes:

• o tamanho da câmara de trabalho – 152 x 152 x 158 mm;
• Peso – 8,55 kg;
• morrer temperatura – 300 ° C;
• Espessura da camada – 0,05-0,5 mm;
• Velocidade de impressão – 275 milímetros / s, a uma altura de camada de 0,18 milímetros;
• material de – PLA, o ABS, o HIPS, PVA, PETT, poliéster, nylon, policarbonato, PETG, PCTE, PC-ABS, e outros diâmetro de 3 mm.
• Software – Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl etc;.
• O consumo de energia – 300 W;
• preço – US $ 1 250.

Sciaky eBAM 300

Uma das melhores máquinas industriais manufatura aditiva é eBAM 300 empresas Sciaky. canhão de feixe de electrões provoca as camadas de metal, a uma velocidade de até 9 kg por hora.

• o tamanho da câmara de trabalho – 5791 x 1219 x 1,219 milímetro;
• a pressão da câmara de vácuo – 1×10 ^-4 Torr;
• consumo de energia – até 42 kW com uma voltagem de 60 kV;
• tecnologia – extrusão;
• material de – titânio e ligas de titânio, o tântalo, o Inconel, tungsténio, nióbio, aço inoxidável, alumínio, aço, ligas de cobre-níquel (70/30 e 30/70);
• a quantidade máxima – 8605.2 litros;
• preço – 250 mil dólares americanos ..

tecnologias de aditivos na Rússia

máquinas de nível industrial na Rússia não são produzidos. Enquanto apenas a ser desenvolvido no "Rosatom", o MSTU centro de laser. Bauman Universidade "STANKIN" Universidade Politécnica de São Petersburgo, da Universidade Federal dos Urais. "Voronezhselimmash", produzindo educacionais e domésticos 3D impressoras "Alpha", está desenvolvendo uma planta aditivo comercial.

A mesma situação com suprimentos. O líder do desenvolvimento de pós e formulações em pó na Rússia é VIAM. Eles produziram o pó para tecnologias de aditivos são usados na restauração de lâminas de turbina, por ordem do Permian "motores de aeronaves». O progresso é e no Instituto All-Russian de ligas leves (rodas). Desenvolvimentos são diferentes centros de engenharia em toda a Federação Russa. "Rostec", Ural Branch da Academia Russa de Ciências, UFU levar o seu desenvolvimento. Mas ainda assim eles não são capazes de atender até mesmo uma pequena demanda de 20 toneladas de pó por ano.

A este respeito, o Governo instruiu o Ministério da Educação, Ministério do Desenvolvimento Económico, Ministério da Indústria, Ministério das Comunicações, da Academia Russa de Ciências, Fano, "Roscosmos", "Rosatom", instituições de desenvolvimento "Rosstandart" para estabelecer um desenvolvimento programa coordenado e pesquisa. Para propõe-se a alocar adicionais dotações orçamentais, bem como a considerar a possibilidade de co-financiamento à custa do Fundo de Previdência Nacional e outras fontes. Recomenda-se a apoiar a nova tecnologia de produção, em Vol. H. Adição, MERs, "Rosnano" Fundo "Skolkovo", a agência de exportação "EXIAR", "Vnesheconombank". O governo também é representado pelo Ministério da Indústria e Comércio irá preparar uma seção do programa estadual para o desenvolvimento e melhoria da competitividade industrial.