Phụ gia công nghệ: mô tả, định nghĩa, và ứng dụng các tính năng xếp hạng. công nghệ phụ gia trong ngành công nghiệp

công nghệ 3D-in đã được giới thiệu vào năm 1986, khi công ty Hệ thống 3D phát triển máy in đặc biệt đầu tiên - máy stereolithography, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp quốc phòng. Các máy đầu tiên là rất tốn kém và sự lựa chọn vật liệu cho việc tạo ra các mô hình là hạn chế. Sự phát triển nhanh chóng của in ba chiều bắt đầu với sự phát triển của công nghệ thiết kế (CAD), tính toán và mô phỏng (CAE) và gia công (CAM). Và hôm nay rất khó để tìm thấy một khu vực sản xuất, trong đó sẽ không đã sử dụng 3D-in :. Sử dụng chúng để sản xuất các bộ phận của máy bay, tàu vũ trụ, tàu ngầm, các công cụ, bộ phận giả và cấy ghép, đồ trang sức vv Triển vọng là rõ ràng - công nghệ phụ gia trong tương lai gần sẽ là một ưu tiên hàng đầu của công nghệ cơ khí chế tạo .

Các quốc gia hàng đầu trên thế giới đang tích cực tham gia trong 3D đua. Vì vậy, trong năm 2012, Yangstoune, Ohio, mở Viện đổi mới quốc gia sản xuất phụ gia NAMII - trung tâm đầu tiên của các công nghệ phụ gia của mười lăm được sản xuất tại Hoa Kỳ. Máy công viên Viện đã có 10 máy phụ, ba trong số đó là những máy móc tiên tiến nhất để tạo các bộ phận kim loại.

Thuật ngữ và phân loại

Bản chất của công nghệ phụ gia là kết hợp vật liệu để tạo các đối tượng dữ liệu từ lớp 3D-mô hình của lớp. Điều này khác với kỹ thuật sản xuất trừ thông thường ám chỉ gia công - tài liệu loại bỏ từ các phôi.

công nghệ phụ gia được phân loại:

• bởi các vật liệu được sử dụng (chất lỏng, hạt, polyme, bột kim loại);
• bởi sự hiện diện của laser;
• theo phương pháp ấn định xây dựng lớp (hiệu ứng nhiệt, chiếu xạ với tia cực tím hoặc ánh sáng nhìn thấy, thành phần chất kết dính);
• theo phương pháp hình thành của lớp.

Có hai cách để tạo thành một lớp. Đầu tiên là nền tảng đầu tiên được đổ vào chất liệu bột, đó là phân vùng hoặc con lăn dao để tạo ra một lớp thậm chí độ dày mong muốn của vật chất. Nó xảy ra chọn lọc chế biến bột laser hoặc phương pháp khác của các hạt bột của hợp chất (nóng chảy hoặc dán) theo phần hiện tại của CAD-mô hình. Xây dựng Plane là không thay đổi, và một số các bột vẫn còn nguyên vẹn. Quá trình này được gọi là tổng hợp có chọn lọc cũng như quá trình thiêu kết tia laser chọn lọc, nếu một hợp chất của công cụ này là một laser. Phương pháp thứ hai bao gồm trong sự lắng đọng trực tiếp của vật liệu trong năng lượng điểm tổng kết.

Tổ chức tiêu chuẩn ASTM, mà phát triển tiêu chuẩn công nghiệp, phân chia công nghệ 3D-phụ gia vào 7 loại.

1. Đùn vật liệu. Theo quan điểm của đùn nóng trước xây dựng cho ăn các vật liệu dán, một hỗn hợp chất kết dính và bột kim loại. mô hình xây thô được đặt trong một lò để loại bỏ các chất kết dính và thiêu kết bột - trong cùng một cách như nó xảy ra trong công nghệ truyền thống. công nghệ phụ gia này được thực hiện dưới thương hiệu MJS (đa pha Jet kiên cố hóa, đa pha kiên cố máy bay phản lực), FDM (Fused Deposition Modeling, mô phỏng bởi layerwise nung chảy), FFF (Fused Filament Chế tạo, phương pháp sản xuất pha trộn sợi).
2. Phun vật chất. Ví dụ, trong sáp Polyjet hoặc công nghệ photopolymer cho đầu đa-jet được áp dụng cho một công trình điểm. công nghệ phụ gia này còn được gọi là đa phun Material.
3. chất kết dính rắc. Chúng bao gồm các công nghệ Jet-phun Ink jet trong việc xây dựng các khu vực không mô hình vật chất, một chất kết dính (sản xuất phụ gia công nghệ ExOne).
4. Hợp chất của vật liệu tấm. vật liệu xây dựng là một bộ phim polymer, lá kim loại, giấy và những người khác. Nó được sử dụng, ví dụ, trong công nghệ siêu âm phụ Fabrisonic. tấm kim loại mỏng được hàn với nhau bằng siêu âm, sau đó kim loại dư thừa được loại bỏ bằng cách xay xát. công nghệ phụ gia được sử dụng kết hợp với trừ.
5. Photopolymerization tắm. Công nghệ này sử dụng một vật liệu xây dựng mô hình lỏng - nhựa photopolymer. Một ví dụ là công ty SLA-công nghệ Hệ thống 3D và công ty Envisiontec DLP-công nghệ, Digital Light Rước.
6. Nhiệt độ nóng chảy của vật liệu trong một lớp pre-hình thành. Được sử dụng trong SLS-công nghệ, sử dụng như một nguồn năng lượng tia laser hoặc đầu nhiệt (SHS công ty Blueprinter).
7. năng lượng trực tiếp tổng hợp lên đến nơi xây dựng. Vật chất và năng lượng làm thức ăn cho nhiệt độ nóng chảy của nó trong việc xây dựng cùng một lúc. Cơ thể được sử dụng như một đầu làm việc, trang bị với một hệ thống cung cấp năng lượng và vật chất. Năng lượng đi kèm trong các hình thức của một chùm tập trung của các electron (Sciaky) hoặc chùm tia laser (POM, Optomec,). Đôi khi người đứng đầu được gắn trên "bàn tay" của robot.

Cách phân loại này là nhiều hơn nữa các cuộc đàm phán về những phức tạp của công nghệ phụ gia so với những lần trước.

Lĩnh vực ứng dụng

thị trường công nghệ phụ gia trong các động lực của sự phát triển về phía trước của ngành công nghiệp khác. tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm của nó ước tính khoảng 27%, theo công ty IDC ước tính rằng vào năm 2019 sẽ lên tới 26,7 tỷ USD so với 11 tỷ vào năm 2015

Tuy nhiên, thị trường AT vẫn chưa tiết lộ các tiềm năng chưa được khai thác trong việc sản xuất hàng tiêu dùng. Lên đến 10% trong những công ty về giá trị của sản xuất hàng hoá tiêu thụ trong mẫu của nó. Và nhiều công ty đã thực hiện phân khúc thị trường này. Tuy nhiên, còn lại 90% đi vào sản xuất, vì vậy việc tạo ra các ứng dụng cho sản xuất nhanh chóng của sản phẩm sẽ là hướng chính của phát triển của ngành công nghiệp này trong tương lai.

Trong năm 2014, tỷ lệ công nghệ tạo mẫu nhanh trong thị trường phụ gia mặc dù giảm, nó vẫn là cao nhất - 35%, tỷ lệ sản xuất lớn nhanh và đạt đến một phần 31% trong việc tạo ra các công cụ vẫn duy trì ở mức 25%, phần còn lại được chiếm bởi các nghiên cứu và giáo dục.

Bởi thành phần kinh tế, các ứng dụng AT-tech phân phối như sau:

• 21% - sản phẩm tiêu dùng và điện tử;
• 20% - xe;
• 15% - y học, bao gồm nha khoa;
• 12% - hàng không và ngành công nghiệp sản xuất không gian;
• 11% - sản xuất các phương tiện sản xuất;
• 8% - thiết bị quân sự;
• 8% - hình thành;
• 3% - xây dựng.

Nghiệp dư và chuyên nghiệp

AT-tech thị trường được chia thành nghiệp dư và chuyên nghiệp. thị trường Amateur bao gồm 3D-máy in và bảo trì của họ, trong đó bao gồm dịch vụ, hàng tiêu dùng, phần mềm, và được thiết kế cho những người đam mê cá nhân, giáo dục và hình dung của những ý tưởng và tạo điều kiện giao tiếp ở giai đoạn ban đầu của sự phát triển của kinh doanh mới.

Professional 3D-in là tốn kém và phù hợp cho sinh sản kéo dài. Họ có một diện tích lớn xây dựng, hiệu suất, độ chính xác, độ tin cậy, mở rộng mô hình vật liệu tầm xa. Những máy này là phức tạp hơn nhiều và đòi hỏi sự phát triển của kỹ năng đặc biệt để làm việc với các thiết bị tự, với các vật liệu mô hình và phần mềm. Thông thường, các nhà điều hành của máy tính trở thành một chuyên gia chuyên nghiệp trên các công nghệ phụ gia với giáo dục kỹ thuật cao hơn.

Công nghệ phụ gia vào năm 2015

Theo báo cáo Wohlers Báo cáo năm 2015, 1988 và 2014 79 602 ngành công nghiệp của 3D-máy in đã được cài đặt trên toàn thế giới. . Cùng lúc đó 38,1% của các thiết bị có giá hơn 5 ngàn đô la Mỹ là từ Mỹ, 9,3% - đối với Nhật Bản, 9,2% - sang Trung Quốc, và 8,7% - đến Đức. Phần còn lại của thế giới đang tiến xa hơn của các nhà lãnh đạo. Từ năm 2007 đến năm 2014 khối lượng hàng năm của doanh số bán hàng máy in máy tính để bàn tăng 66-139 584 đơn vị. Trong năm 2014, 91,6% doanh thu chiếm desktop 3D-máy in, và 8,4% - cho các ứng dụng công nghiệp của phụ gia sản xuất, lợi nhuận từ đó, tuy nhiên, chiếm 86,6% tổng số, hoặc 1,12 tỷ USD giá trị tuyệt đối. máy tính để bàn mãn 173.200.000 USD và 13,4%. Trong năm 2016, doanh thu được dự kiến sẽ tăng đến $ 7,3 tỷ, trong 2018-12700000000, năm 2020 thị trường sẽ đạt 21,2 tỷ $.

Theo Wohlers, FDM-công nghệ chiếm ưu thế, trung bình khoảng 300 nhãn hiệu trên toàn thế giới, mỗi ngày thêm những thay đổi mới. Một số trong số họ chỉ được bán tại địa phương, vì vậy nó là rất khó khăn, nếu không muốn nói là không thể, để tìm thông tin về số lượng của các thương hiệu sản xuất 3D-máy in. Với niềm tin chúng ta có thể nói rằng số của họ trên thị trường sẽ tăng lên mỗi ngày trôi qua. Có một sự đa dạng lớn về kích thước và các công nghệ được sử dụng. Ví dụ, công ty Berlin tạo ra một BigRep FDM-in khổng lồ được gọi là BigRep ONE.2 với mức giá 36.000. Euro, có khả năng in các đối tượng lên đến 900 x 1055 x 1100 mm với độ phân giải 100-1000 micron, với hai máy đùn và khả năng sử dụng vật liệu khác nhau.

Công nghiệp - cho

Ngành công nghiệp hàng không đang đầu tư mạnh vào việc sản xuất các chất phụ gia. Việc sử dụng các công nghệ phụ gia sẽ làm giảm tiêu thụ nguyên liệu dành cho việc sản xuất các bộ phận bằng 10 lần. Người ta cho rằng Công ty Hàng không GE sẽ mỗi năm xuất bản 40.000. Bàn tiêm. Và Airbus vào năm 2018 công ty đã chuẩn bị in lên đến 30 tấn của các bộ phận mỗi tháng. Công ty Jones Lang LaSalle Hotels sự tiến bộ đáng kể trong những đặc điểm của bộ phận sản xuất theo cách như vậy so với truyền thống. Hóa ra là khung, được thiết kế cho 2,3 tấn tải, trên thực tế, có thể chịu được tải trọng lên đến 14 tấn đồng thời giảm trọng lượng của nó bằng một nửa. Bên cạnh đó, công ty công bố thông tin chi tiết của tấm nhôm và nối nhiên liệu. Chiếc máy bay Airbus có 60 nghìn. Pieces, in 3D-máy in Stratasys Công ty Fortus. Các công ty khác ngành công nghiệp hàng không vũ trụ cũng đang sử dụng công nghệ sản xuất phụ gia. Trong đó: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce và SpaceX.

Kỹ thuật số công nghệ phụ đã được sử dụng trong sản xuất các mặt hàng tiêu dùng khác nhau. Công ty Materialise, dịch vụ cung cấp phụ gia sản xuất, hợp tác với Hoet Eyeware trong sản xuất kính cho điều chỉnh thị giác và kính mát. 3D-mô hình được cung cấp một loạt các dịch vụ đám mây. Chỉ 3D Warehouse và Sketchup của công ty cung cấp 2,7 triệu mẫu. Đừng ở lại trong đảng và ngành công nghiệp thời trang. RS In sử dụng hệ thống đo áp lực của đế, in lót cá nhân. Nhà thiết kế đang thử nghiệm với bikini, giày dép và trang phục.

tạo mẫu nhanh

Dưới tạo mẫu nhanh hiểu việc tạo ra các sản phẩm nguyên mẫu trong thời gian ngắn nhất có thể. Nó là một trong những ứng dụng chính của phụ gia công nghệ sản xuất. Prototype - là một loại sản phẩm cần thiết để tối ưu hóa hình dạng của phần đánh giá của thái, khả năng xác minh lắp ráp và đúng đắn của các giải pháp bố trí. Đó là lý do tại sao việc giảm tuổi thọ phụ tùng sản xuất có thể làm giảm đáng kể thời gian phát triển. Ngoài ra, các nguyên mẫu có thể là một mô hình thiết kế cho khí động học và thủy động lực học thử nghiệm hoặc chức năng xác minh rào của hộ gia đình và thiết bị y tế. Nhiều nguyên mẫu được tạo ra như mô hình thiết kế thăm dò với các sắc thái trong cấu hình, màu sắc và màu và vân vân. D. Đối với mẫu nhanh sử dụng rẻ tiền 3D-máy in.

sản xuất nhanh chóng

Các công nghệ phụ gia trong ngành công nghiệp có triển vọng lớn. sản xuất quy mô nhỏ sản phẩm với hình học phức tạp và nguyên liệu cụ thể phổ biến trong ngành đóng tàu, kỹ thuật điện, phẫu thuật chỉnh hình và y học nha khoa, ngành công nghiệp hàng không vũ trụ. trồng trực tiếp các sản phẩm kim loại được thúc đẩy bởi phương tiện kinh tế, vì điều này phương thức sản xuất là ít tốn kém. Với việc sử dụng các công nghệ phụ gia làm cho các cơ quan làm việc tuabin và trục, cấy ghép và các bộ phận giả, phụ tùng cho xe ô tô và máy bay.

Sự phát triển của sản xuất nhanh chóng và góp phần làm gia tăng đáng kể về số lượng các vật liệu có sẵn bột kim loại. Nếu năm 2000 có 5-6 loại bột, bây giờ nó cung cấp một loạt, số tiền hàng chục bài hát từ kết cấu thép cho các kim loại quý và siêu hợp kim.

Hứa hẹn và phụ gia công nghệ kỹ thuật cơ khí, nơi họ có thể được sử dụng trong sản xuất các công cụ và công cụ phục vụ sản xuất hàng loạt - chèn cho máy ép phun, khuôn mẫu, các mẫu.

Ultimaker 2 - 3D-máy in tốt nhất năm 2016

Theo quan điểm của tạp chí CHIP, đã tiến hành thử nghiệm và so sánh các đặc điểm của hộ gia đình của 3D-máy in, máy in tốt nhất năm 2016 mô hình Ultimaker là 2 công ty Ultimaker, Reniforce RF1000 công ty Conrad và Replicator Desktop 3D công ty in MakerBot.

Ultimaker 2+ trong mô hình cải tiến của nó sử dụng công nghệ mô phỏng bằng cách nung chảy. 3D-in khác với độ dày nhỏ nhất lớp 0.02 mm, một tính toán thời gian nhỏ, in ấn giá rẻ (2600 chà mỗi 1 kg vật liệu). Các tính năng chính:

• kích thước của buồng làm việc - 223 x 223 x 305 mm;
• trọng lượng - 12,3 kg;
• Kích thước đầu - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• chết nhiệt độ - 180-260 ° C;
• lớp có độ phân giải - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 micron;
• Tốc độ in - 8-24 mm ³ / s;
• chính xác XYZ - 12,5-12,55 micron;
• tài liệu - PLA, ABS, CPE đường kính 2,85 mm;
• Phần mềm - Cura;
• các loại tập tin được hỗ trợ - STL, OBJ, AMF;
• Công suất tiêu thụ - 221 W;
• giá - 1895 euro, và các mô hình cơ sở 2.495 euro mở rộng.

Theo đánh giá của khách, máy in là ánh sáng để cài đặt và sử dụng. Kỷ niệm độ phân giải cao, giường tự điều chỉnh, một lượng lớn các vật liệu sử dụng, việc sử dụng phần mềm mã nguồn mở. Những khó khăn bao gồm máy in mở thiết kế máy in, mà có thể gây ra bỏng từ nguyên liệu nóng.

Máy in LulzBot Mini 3D

Trong một bài đánh giá của tạp chí PC Magazine Ultimaker 2 và Replicator Desktop 3D Printer cũng lọt vào top ba, nhưng ở đây ở nơi đầu tiên là máy in LulzBot Mini Printer 3D. thông số kỹ thuật của nó như sau:

• kích thước của buồng làm việc - 152 x 152 x 158 mm;
• Trọng lượng - 8.55 kg;
• chết nhiệt độ - 300 ° C;
• lớp dày - 0,05-0,5 mm;
• Tốc độ in - 275 mm / s ở độ cao lớp 0,18 mm;
• tài liệu - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, polyester, nylon, polycarbonate, PETG, PCTE, PC-ABS, và đường kính khác của 3 mm.
• Phần mềm - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl vv;.
• Công suất tiêu thụ - 300 W;
• giá - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

Một trong những máy móc tốt nhất phụ gia sản xuất là EBAM 300 công ty Sciaky. Electron súng chùm gây ra các lớp kim loại với tốc độ lên đến 9 kg mỗi giờ.

• kích thước của buồng làm việc - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• áp lực của buồng chân không - 1x10 ^-4 Torr;
• tiêu thụ điện năng - lên đến 42 kW ở cấp điện áp 60 kV;
• công nghệ - đùn;
• tài liệu - titan và hợp kim titan, tantali, inconel, vonfram, niobi, thép không gỉ, nhôm, thép, đồng-niken hợp kim (70/30 và 30/70);
• số tiền tối đa - 8605,2 lít;
• giá - 250 ngàn đô la Mỹ ..

công nghệ phụ gia ở Nga

Máy công nghiệp cấp ở Nga không được sản xuất. Trong khi chỉ được phát triển trong "Rosatom", trung tâm laze MSTU. Đại học Bauman "STANKIN" Đại học Bách khoa St. Petersburg, Đại học Urals liên bang. "Voronezhselimmash", sản xuất giáo dục và trong nước 3D-in "Alpha", đang phát triển một nhà máy phụ gia thương mại.

Tình hình tương tự với nguồn cung cấp. Các nhà lãnh đạo của sự phát triển của các loại bột và công thức bột ở Nga là VIAM. Họ sản xuất bột cho các công nghệ phụ gia được sử dụng trong việc khôi phục lưỡi tuabin, theo lệnh của Permi "động cơ máy bay». Progress là gì và tại Viện All-Russian các hợp kim nhẹ (WHEELS). Phát triển các trung tâm kỹ thuật khác nhau trên khắp Liên bang Nga. "Rostec", Ural Chi nhánh của Nga Academy of Sciences, UFU dẫn phát triển của họ. Nhưng họ vẫn không thể đáp ứng thậm chí là một nhu cầu nhỏ của 20 tấn bột mỗi năm.

Về vấn đề này, Chính phủ chỉ đạo Bộ Giáo dục, Bộ Phát triển Kinh tế, Bộ Công nghiệp, Bộ Giao thông, Nga Academy of Sciences, Fano, "Roscosmos", "Rosatom", "Rosstandart" các tổ chức phát triển để thiết lập một chương trình phát triển phối hợp và nghiên cứu. Đối với nó được đề xuất phân bổ thêm ngân sách, cũng như để xem xét khả năng đồng tài trợ tại các chi phí của Quỹ phúc lợi quốc gia và các nguồn khác. Đó là khuyến cáo để hỗ trợ các công nghệ sản xuất mới, trong Vol. H. Ngoài ra, Mers, "Rosnano" Quỹ "Skolkovo", cơ quan xuất khẩu "EXIAR", "Vnesheconombank". Chính phủ cũng được đại diện bởi Bộ Công Thương sẽ chuẩn bị một phần của chương trình nhà nước cho sự phát triển và nâng cao năng lực cạnh tranh công nghiệp.