Аддитивное производство: тенденции и возможности

Будучи директором CSIRO Lab 22, австралийского центра аддитивных инноваций, я стал свидетелем быстрого и впечатляющего роста индустрии аддитивного производства (АП).

Автор: д-р Дэниел Ист – руководитель группы передового производства и металлов, CSIRO

Когда мы основали Lab 22 в 2015 году, нашей основной целью было представить австралийским компаниям новаторскую технологию 3D-печати и продемонстрировать ее потенциальные преимущества.

С тех пор AM превратилась в зрелую и процветающую отрасль, которую используют австралийские предприятия в различных секторах за ее эффективность и результативность в производстве.

Аэрокосмические компании использовали AM для создания легких и сложных деталей, сокращая затраты и повышая топливную экономичность. В здравоохранении компания AM сыграла важную роль в производстве персонализированных имплантатов и протезов, что привело к улучшению результатов лечения пациентов. Автомобильные предприятия внедрили АМ для быстрого прототипирования и производства деталей, ускорив процесс проектирования.

А компании, производящие потребительские товары, используют AM, чтобы предлагать уникальные и индивидуализированные продукты, выделяясь на переполненных рынках.

Все эти компании извлекли выгоду из способности AM изготавливать изделия сложной геометрии, сокращать время выполнения заказов, минимизировать отходы и обеспечивать массовую индивидуализацию, тем самым повышая эффективность, стимулируя инновации и повышая удовлетворенность клиентов.

Эти процессы также открывают возможности для проектирования компонентов, которые, возможно, не были технологичны или экономичны с помощью других процессов.

Отличным примером этого является металлическая AM, которая заняла свою собственную рыночную нишу, производя геометрически сложные мелкие детали, такие как теплообменники, биомедицинские имплантаты, индивидуальные спортивные товары, миксеры и производственные штампы с конформными каналами охлаждения.

За последние несколько лет рост AM еще больше ускорился, чему способствовали сбои, вызванные Covid-19, которые выявили уязвимости в традиционных цепочках поставок.

Среди хаоса АМ возникла как универсальная и модульная производственная система, получившая признание за свой потенциал в распределенном производстве и производстве по месту использования, которое может устранить единые точки отказа. Здесь AM обеспечивает устойчивость, снижает зависимость от глобальных цепочек поставок и становится все более ценным как передовая технология.

Эта децентрализованная модель работы особенно выгодна для австралийских компаний, учитывая нашу удаленность от крупных производственных центров Азии и Европы. Отдаленные отрасли, такие как оборона, горнодобывающая промышленность, ресурсы и сельское хозяйство, особенно выиграют. Эти отрасли часто сталкиваются с логистическими проблемами при доступе к традиционным производственным ресурсам и запасным частям.

Рост AM поддерживается технологическими усовершенствованиями и возможностями доступного оборудования. Следует отметить расширение возможностей принтеров большего формата, особенно тех, которые используют роботизированные технологии. Такое развитие событий существенно повлияло на размер и сложность изготавливаемых деталей, открыв множество новых применений и преимуществ.

Принтеры большего формата с роботизированной арматурой, оснащенной осаждающими головками, позволяют нам производить компоненты гораздо большего размера, чем традиционные системы AM. Это позволяет создавать конструкции, которые раньше нельзя было изготовить в виде одной детали.

Результатом является повышение структурной целостности и сокращение времени сборки.

Однако дело не только в размере. Эти принтеры идеально подходят для создания менее геометрически сложных деталей, что может быть полезно, когда функциональность и прочность конструкции важнее замысловатого дизайна.

Мы также стали свидетелями заметного расширения методов, основанных на твердотельном состоянии, или тех, которые преобразуют материалы из твердой формы в конечную часть, не проходя через жидкую фазу. Преимущества включают снижение термических напряжений, меньшую деформацию и возможность обработки материалов, которые трудно плавить или смешивать.