افزودنی فناوری: توضیحات، تعریف، و ویژگی های نرم افزار رتبه بندی. فن آوری در صنعت افزودنی

3D چاپ فن آوری در سال 1986 معرفی شد، زمانی که شرکت سیستم های 3D توسعه اولین چاپگر خاص - ماشین استریولیتوگرافی، که به طور گسترده ای در صنایع دفاعی استفاده می شود. اولین ماشین بسیار گران قیمت بودند و انتخاب مواد برای ایجاد مدل های محدود بود. توسعه سریع چاپ سه بعدی با توسعه فن آوری طراحی (CAD)، محاسبات و شبیه سازی (CAE) و ماشینکاری (CAM) آغاز شد. و امروز آن را دشوار است برای پیدا کردن یک منطقه از تولید، که 3D-پرینتر استفاده نمی شود :. استفاده از آنها را برای تولید قطعات هواپیما، فضاپیما، زیردریایی ها، ابزار، پروتز و ایمپلنت، طلا و جواهر، و غیره چشم انداز واضح است - فن آوری افزودنی در آینده نزدیک خواهد شد اولویت از فن آوری مهندسی مکانیک .

کشورهای پیشرو در جهان به طور جدی در 3D مسابقه است. بنابراین، در سال 2012، Yangstoune، اوهایو، باز موسسه ملی نوآوری تولید افزودنی NAMII - اولین مرکز فن آوری های افزودنی از پانزده تولید شده در ایالات متحده است. پارک موسسه ماشین آلات در حال حاضر 10 ماشین آلات افزودنی، سه که پیشرفته ترین ماشین آلات به ایجاد قطعات فلزی است.

اصطلاحات و طبقه بندی

جوهر از این فن آوری افزودنی است که ترکیب مواد برای ایجاد اشیاء داده ها را از لایه 3D مدل لایه. حذف مواد از قطعه کار - این متفاوت است از تکنیک های ساخت کاهشی معمولی دلالت ماشینکاری است.

فن آوری افزودنی طبقه بندی شده است:

• توسط مواد مورد استفاده (مایع، ذرات، پلیمر مایع، پودر فلز)؛
• با حضور لیزر؛
• با استفاده از روش تثبیت ساخت و ساز لایه (اثر حرارتی، تابش با اشعه ماورای بنفش و یا نور مرئی، ترکیب چسب است)؛
• با استفاده از روش تشکیل لایه.

دو راه برای تشکیل یک لایه وجود دارد. اول این است که پلت فرم اول در مواد پودر ریخته، آن را پارتیشن یا غلتک چاقو برای ایجاد حتی یک لایه از ضخامت مورد نظر از مواد است. آن رخ می دهد انتخابی پردازش پودر لیزر و یا روش های دیگر ذرات پودر از ترکیب (ذوب و یا چسب) با توجه به بخش فعلی CAD-مدل. ساخت و ساز هواپیما بدون تغییر است، و برخی از پودر دست نخورده باقی مانده است. این فرآیند به نام سنتز انتخابی و همچنین پخت لیزر انتخابی، اگر یک ترکیب از ابزار لیزر است. روش دوم عبارت است از رسوب مستقیم از مواد در انرژی نقطه جمع.

سازمان ASTM، که توسعه استانداردهای صنعت، تکنولوژی 3D افزودنی به 7 دسته تقسیم می کند.

1. اکستروژن مواد. در نقطه اکسترودر تفت دهید ساخت تغذیه مواد رب، مخلوطی از چسب و پودر فلز. مدل خام ساخته شده است در یک کوره به حذف چسب و رسوب پودر قرار می گیرد - در همان راه به عنوان آن را در فن آوری های سنتی اتفاق می افتد. این فن آوری افزودنی تحت علائم تجاری MJS (چندفازی جت انجماد، انجماد جت های چند) اجرا، FDM (سیلیسی رسوب مدل سازی، شبیه سازی با ترکیب layerwise)، FFF (سیلیسی رشته ساخت، روش تولید ایزوگام رشته).
2. اسپری مواد. برای مثال، در موم Polyjet و یا فن آوری فوتوپلیمر سر چند جت به یک ساخت و ساز نقطه استفاده می شود. این فن آوری افزودنی نیز نامیده می شود چند رفتن جهش مواد.
3. چسب بارش باران. این خدمات عبارتند از جت تکنولوژی جوهر افشان تزریق در ساخت و ساز از منطقه می کند مواد، یک عامل چسباننده (تولید افزودنی ExOne تکنولوژی) مدل است.
4. مرکب ورق. مصالح ساختمانی یک فیلم پلیمری، فویل فلزی، کاغذ و دیگران است. آن استفاده می شود، برای مثال، در مافوق صوت افزودنی تکنولوژی Fabrisonic. صفحات فلزی نازک هم با سونوگرافی، و پس از آن فلز اضافی توسط فرز حذف جوش داده شده. فن آوری افزودنی در رابطه با کاهشی استفاده می شود.
5. حمام Photopolymerization. فن آوری با استفاده از یک مواد مدل سازی مایع - رزین فتوپلیمر. به عنوان مثال شرکت SLA-تکنولوژی سیستم های 3D و DLP-شرکت فن آوری Envisiontec، دیجیتال صفوف نور است.
6. ذوب مواد در یک لایه از پیش شکل گرفته است. مورد استفاده در SLS فناوری، با استفاده از به عنوان یک منبع لیزری با انرژی و یا سر حرارتی (SHS شرکت Blueprinter).
7. انرژی مستقیم جمعبندی به محل ساخت و ساز. مواد و انرژی در ساخت و ساز به نقطه ذوب آن تغذیه به طور همزمان. بدن به عنوان یک سر کار، مجهز به یک سیستم برای تامین انرژی و مواد استفاده می شود. انرژی می آید در قالب یک پرتو متمرکز الکترون (Sciaky) و یا پرتو لیزر (POM، Optomec،). گاهی اوقات سر در "دست" از ربات نصب شده است.

این طبقه بندی مذاکرات خیلی بیشتر در مورد پیچیدگیهای از فن آوری های افزودنی تر از قبلی است.

زمینه های کاربرد

بازار فن آوری افزودنی در پویایی توسعه جلوتر از سایر صنایع. متوسط رشد سالانه آن تخمین زده شده در 27٪، با توجه به شرکت IDC تخمین می زند که 2019-26700000000 دلار در سال 2015 مقدار در مقایسه با 11 میلیارد

با این حال، بازار در هنوز به فاش پتانسیل دست نخورده در تولید کالاهای مصرفی. تا 10٪ از شرکت های از ارزش تولید کالا در نمونه سازی آن مصرف می شود. و بسیاری از شرکت ها در حال حاضر گرفته این بخش بازار. اما باقی مانده 90 درصد می رود به تولید، بنابراین ایجاد برنامه های کاربردی برای تولید سریع محصولات خواهد بود که مسیر اصلی توسعه این صنعت در آینده است.

35٪، سهم تولید رشد سریع و سهم 31٪ در ایجاد ابزار رسید باقی مانده در 25٪ باقی مانده، بقیه است توسط آموزش و پژوهش به حساب - در سال 2014، نسبت فن آوری نمونه سازی سریع در بازار افزودنی اگرچه کاهش یافته است، آن را به بالاترین باقی مانده است.

توسط بخش های اقتصادی، برنامه های کاربردی در تکنولوژی توزیع شرح زیر است:

• 21٪ - محصولات مصرفی و لوازم الکترونیکی؛
• 20٪ - ماشین؛
• 15٪ - دارو، از جمله دندانپزشکی
• 12٪ - هوانوردی و صنعت ساخت فضا؛
• 11٪ - تولید ابزار تولید؛
• 8٪ - تجهیزات نظامی؛
• 8٪ - شکل گیری؛
• 3٪ - ساخت و ساز.

آماتور و حرفه ای

AT-تکنولوژی بازار به آماتور و حرفه ای تقسیم شده است. بازار آماتور شامل 3D-پرینتر و نگهداری آنها، که شامل خدمات، مواد مصرفی، نرم افزار، و برای علاقه مندان به فرد، آموزش و پرورش و تجسم ایده های طراحی شده و تسهیل ارتباطات در مرحله اولیه توسعه کسب و کار جدید.

حرفه ای 3D-پرینتر گران قیمت هستند و مناسب برای تولید مثل توسعه یافته هستند. آنها یک منطقه بزرگ از ساخت و ساز، عملکرد، دقت، قابلیت اطمینان، مواد مدل وسیعی گسترش داده ایم. این ماشین ها بسیار پیچیده تر و نیاز به توسعه مهارت های خاص برای کار با دستگاه های خود را با مواد مدل و نرم افزار است. به طور معمول، اپراتور دستگاه یک متخصص حرفه ای در فن آوری های افزودنی با آموزش عالی فنی می شود.

فن آوری افزودنی در سال 2015

بر اساس این گزارش Wohlers گزارش 2015، 1988 و 2014 79 602 صنعت از 3D-پرینتر در سراسر جهان نصب شده است. . در همان زمان 38.1٪ از دستگاه های هزینه بیش از 5 هزار دلار آمریکا از ایالات متحده آمریکا، 9.3٪ - برای ژاپن، 9.2٪ - به چین، و 8.7٪ - به آلمان است. بقیه جهان به مراتب جلوتر از رهبران. از سال 2007 تا سال 2014 حجم سالانه از فروش پرینتر های رومیزی 66-139 584 واحد افزایش یافته است. در سال 2014، 91.6 درصد از فروش برای دسکتاپ 3D-پرینتر، و 8.4 درصد به حساب - برای کاربردهای صنعتی از تولید افزودنی، سود که از آن، با این حال، به حساب برای 86.6٪ از کل، 1.12 میلیارد دلار آمریکا مطلق. ماشین های رومیزی 173،200،000 دلار آمریکا و 13.4٪ قانع است. در سال 2016، انتظار می رود رشد فروش به 7.3 میلیارد $ در 2018-12700000000، در سال 2020 به بازار خواهد شد 21200000000 $ برسد.

با توجه به Wohlers، FDM تکنولوژی غالب به طور میانگین حدود 300 مارک های سراسر جهان، هر روز با اضافه کردن تغییرات جدید است. برخی از آنها به فروش می رسد فقط به صورت محلی، به طوری که آن را بسیار دشوار، اگر نه غیر ممکن است، برای پیدا کردن اطلاعات در مورد تعدادی از مارک های تولید از 3D-پرینتر. با اعتماد به نفس می توان گفت که تعداد آنها در بازار با گذشت هر روز افزایش می دهد. است تنوع زیادی در اندازه و فن آوری استفاده می شود. به عنوان مثال، شرکت برلین تولید بزرگ BigRep FDM چاپگر به نام BigRep ONE.2 در قیمت 36 هزار یورو، قادر به چاپ اشیاء تا 900 X 1055 X 1100 میلی متر با رزولوشن 100-1000 میکرون، با دو اکسترودر و توانایی استفاده از مواد مختلف است.

صنعت - برای

صنعت حمل و نقل هوایی سرمایه گذاری سنگینی در تولید ماده افزودنی. استفاده از فن آوری افزودنی را به مصرف مواد در تولید قطعات صرف شده توسط 10 برابر کاهش می دهد. انتظار می رود که شرکت هواپیمایی جنرال الکتریک شرکت سالانه منتشر می 40 هزار. انژکتور. و ایرباس در سال 2018 این شرکت که قرار بود به چاپ تا 30 تن از قطعات در هر ماه. این شرکت به پیشرفت چشمگیری در ویژگی های قطعات تولید در چنین راهی را در مقایسه با سنتی است. معلوم شد که براکت، که برای 2.3 تن بار طراحی شده است، در واقع، می تواند بارهای تا 14 تن تحمل در حالی که کاهش وزن خود را به نصف. علاوه بر این، این شرکت جزئیات از ورق آلومینیوم و اتصالات سوخت منتشر می کند. این هواپیما ایرباس دارای 60 هزار نفر است. قطعات، چاپ 3D چاپگر Stratasys Fortus شرکت. شرکت های دیگر صنعت هوافضا نیز با استفاده از فن آوری تولید افزودنی. در میان آنها: بل هلیکوپتر، سیستم های BAE، بمب افکن، بوئینگ، امبرائر، شرکت Honeywell هوا و فضا، دینامیک عمومی، نورث روپ گرومن، لاکهید مارتین، ریتون، پرات و ویتنی، رولز رویس و SpaceX.

فن آوری افزودنی دیجیتال در حال حاضر در تولید کالاهای مصرفی مختلف، استفاده می شود. شرکت تحقق، خدمات ارائه تولید افزودنی، همکاری با Hoet Eyeware در تولید شیشه های برای اصلاح بینایی و عینک آفتابی. 3D-مدل انواع سرویس های ابری ارائه شده است. فقط 3D انبار شرکت و SketchUp ارائه 2.7 میلیون نمونه. هنوز در حزب و صنعت مد باقی نمی ماند. RS چاپ با استفاده از یک سیستم است که در آن فشار کف مشخص می کند، به چاپ کفی های طبی فردی. طراحان در حال آزمایش بیکینی، کفش و لباس.

نمونه سازی سریع

تحت نمونه سازی سریع درک ایجاد محصولات نمونه در کوتاه ترین زمان ممکن. این یکی از برنامه های اصلی افزودنی فن آوری های تولید است. نمونه اولیه - یک نوع از محصول مورد نیاز برای بهینه سازی به شکل بخشی از ارزیابی خود را از ارگونومی، قابلیت تایید مونتاژ و صحت راه حل طرح است. به همین دلیل است کاهش ساخت قطعات زندگی به طور قابل توجهی می تواند زمان توسعه را کاهش دهد. همچنین، نمونه اولیه می تواند یک مدل طراحی شده برای تست و یا قابلیت های تایید نرده آئرودینامیک و هیدرودینامیک خانگی و تجهیزات پزشکی. بسیاری از نمونه های اولیه ایجاد شده به عنوان مدل های طراحی اکتشافی با تفاوت های ظریف در پیکربندی، رنگ ها و رنگ آمیزی و غیره. D. برای نمونه سازی سریع با استفاده از ارزان 3D-پرینتر.

تولید سریع

تکنولوژی افزودنی در صنعت چشم انداز بزرگ است. تولید در مقیاس کوچک از محصولات پیچیده هندسه و مواد خاص مشترک در کشتی سازی، مهندسی برق، جراحی ترمیمی و دندان پزشکی، صنعت هوافضا. کشت مستقیم محصولات فلزی است توسط مجمع تشخیص مصلحت اقتصادی انگیزه، به عنوان این شیوه تولید کم هزینه تر بود. با استفاده از فن آوری افزودنی کردن نهادهای کار توربین و شفت، ایمپلنت و پروتز، قطعات یدکی برای اتومبیل و هواپیما.

توسعه تولید سریع و افزایش قابل توجهی در تعدادی از مواد پودر فلز موجود کمک کرده است. اگر در سال 2000 5/6 انواع پودرهای وجود دارد، در حال حاضر آن ارائه می دهد طیف گسترده ای، مقدار به ده ها آهنگ از سازه های فولادی به فلزات گرانبها و آلیاژهای دیرگداز.

فن آوری امیدوار و افزودنی در رشته مهندسی مکانیک، جایی که آنها را می توان در ساخت ابزار استفاده می شود و ابزار برای تولید سری - درج برای ماشین قالب گیری تزریق، قالب، قالب.

Ultimaker 2 - بهترین 3D چاپگر در 2،016

به نظر مجله CHIP، که آزمایش انجام و ویژگی های خانواده 3D-پرینتر در مقایسه، بهترین پرینتر 2016 مدل Ultimaker 2 شرکت Ultimaker، Reniforce RF1000 شرکت کنراد و دو replicator دسکتاپ 3D میکربات شرکت پرینتر می باشد.

Ultimaker 2+ در مدل بهبود یافته آن با استفاده از فن آوری شبیه سازی با ترکیب. 3D چاپگر کوچکترین ضخامت لایه از 0.02 میلی متر، محاسبه زمان کوچک، چاپ کم هزینه (2600 روبل در هر 1 کیلوگرم از مواد) متفاوت است. ویژگی های کلیدی:

• اندازه اتاق کار - 223 X 223 X 305 میلی متر؛
• وزن - 12.3 کیلوگرم.
• اندازه سر - 0.25 / 0.4 / 0.6 / 0.8 میلی متر؛
• مرگ دما - 180-260 ° C؛
• لایه وضوح - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 میکرون؛
• سرعت چاپ - 8-24 میلی متر ³ / ثانیه؛
• دقت XYZ - 12،5-12،55 میکرون؛
• مواد - PLA، ABS، قطر CPE 2.85 میلی متر.
• نرم افزار - Cura؛
• انواع فایل های پشتیبانی شده - STL، OBJ، AMF؛
• مصرف برق - 221 W؛
• قیمت - 1895 یورو، و مدل پایه 2495 یورو افزایش یافته است.

با توجه به بررسی مشتری، چاپگر نور به نصب و استفاده است. جشن با وضوح بالا، تخت خود تنظیم، انواع زیادی از مواد استفاده می شود، استفاده از نرم افزار منبع باز است. معایب عبارتند از: چاپگر باز کردن طراحی چاپگر، که ممکن است باعث سوختگی از مواد داغ شود.

پرینتر LulzBot کوتاه 3D

در یک بررسی از مجله مجله PC Ultimaker 2 و دو replicator دسکتاپ 3D پرینتر نیز وارد سه، اما در اینجا در وهله اول LulzBot چاپگر کوتاه 3D پرینتر بود. مشخصات آن به شرح زیر است:

• اندازه اتاق کار - 152 X 152 X 158 میلی متر؛
• وزن - 8.55 کیلوگرم.
• مرگ دما - 300 ° C؛
• ضخامت لایه - 0.05-0.5 میلی متر.
• سرعت چاپ - 275 میلی متر / ثانیه در ارتفاع لایه 0.18 میلی متر.
• مواد - PLA، ABS، HIPS، PVA، PETT، پلی استر، نایلون، پلی کربنات، PETG، PCTE، PC-ABS، و قطر دیگران از 3 میلی متر.
• نرم افزار - Cura، OctoPrint، BotQueue، Slic3r، Printrun، MatterControl و غیره؛
• مصرف برق - 300 W؛
• قیمت - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

یکی از بهترین ماشین آلات صنعتی ساخت افزودنی EBAM 300 شرکت Sciaky است. الکترونی تفنگ پرتو باعث لایه فلزی با سرعت تا 9 کیلوگرم در ساعت.

• اندازه اتاق کار - 5791 x 1219 X 1219 میلی متر؛
• فشار محفظه خلاء - 1x10 ^-4 تور؛
• مصرف برق - تا 42 کیلو وات در ولتاژ 60 کیلو ولت.
• فن آوری - اکستروژن،
• مواد - تیتانیم و آلیاژهای تیتانیم، تانتالیم، اینکونل، تنگستن، نیوبیم، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، فولاد، آلیاژ مس نیکل (70/30 و 30/70)؛
• حداکثر مقدار - 8605.2 لیتر؛
• قیمت - 250 هزار دلار آمریکا ..

فن آوری افزودنی در روسیه

ماشین آلات صنعتی درجه در روسیه در حال تولید شده است. در حالی که تنها در "روس اتم"، به MSTU مرکز لیزر توسعه یافته است. دانشگاه باومن "تحت فشار Stankin" دانشگاه پلی تکنیک سنت پترزبورگ، دانشگاه فدرال اورال. "Voronezhselimmash"، تولید آموزشی و داخلی 3D-پرینتر "آلفا"، در حال توسعه یک کارخانه افزودنی های تجاری.

وضعیت مشابه با تجهیزات. رهبر توسعه پودر و فرمولاسیون پودر در روسیه VIAM است. آنها پودر برای فن آوری های افزودنی در بازسازی پره های توربین، استفاده شده توسط سفارش از پرمین "موتور هواپیما». حال پیشرفت است و در موسسه تمام روسیه آلیاژهای نور (چرخ). تحولات مراکز مهندسی مختلف در سراسر فدراسیون روسیه می باشد. "Rostec"، واحد اورال آکادمی علوم روسیه، UFU منجر توسعه است. اما هنوز هم آنها قادر به پاسخگویی به حتی یک تقاضای کوچک از 20 تن پودر در سال است.

در این راستا، دولت وزارت آموزش و پرورش، وزارت توسعه اقتصادی، وزارت صنایع، وزارت ارتباطات، آکادمی علوم روسیه، فانو، "روسکاسموس"، "روس اتم"، "Rosstandart" نهادهای توسعه برای ایجاد یک توسعه برنامه هماهنگ و پژوهش آموزش. برای آن پیشنهاد شده است اختصاص اضافی اختصاص بودجه، و همچنین در نظر گرفتن امکان تامین مالی در هزینه صندوق رفاه ملی و منابع دیگر. توصیه می شود برای حمایت از تکنولوژی تولید جدید، در جلد H. علاوه بر این، MERS، "ROSNANO" صندوق "اسکولکوو"، آژانس صادرات "EXIAR"، "Vnesheconombank". دولت همچنین توسط وزارت صنعت و تجارت نشان داده خواهد شد یک بخش از برنامه دولت برای توسعه و بهبود رقابت صنعتی آماده کند.