Technologie additif: description, la définition et l'application propose des évaluations. technologies additifs dans l'industrie

La technologie d'impression 3D a été introduite en 1986, lorsque la société 3D Systems a développé la première imprimante spéciale – la machine de stéréolithographie, qui sont largement utilisés dans l'industrie de la défense. Les premières machines étaient très chers et le choix des matériaux pour la création de modèles limité. Le développement rapide de l'impression en trois dimensions a commencé avec le développement de la technologie de conception (CAO), calculs et simulation (CAE) et l'usinage (CAM). Et aujourd'hui , il est difficile de trouver une zone de production, qui ne serait pas utilisé les imprimantes en 3D :. Utilisez -les pour produire des pièces d'avions, d' engins spatiaux, des sous – marins, des outils, des prothèses et des implants, des bijoux, etc. La perspective est évidente – la technologie additif dans l'avenir proche sera une priorité de la technologie de génie mécanique .

Les principaux pays du monde sont activement impliqués dans la course 3D. Par exemple, en 2012 à Yangstoune, Ohio, a ouvert la fabrication additive Institut national d'innovation NAMII – le premier centre des technologies de l'additif de quinze produits aux États-Unis. parc machine Institut a déjà 10 des machines d'additifs, dont trois sont les machines les plus avancées pour créer des pièces métalliques.

Terminologie et classification

L'essence de la technologie de l'additif est de combiner des matériaux pour créer des objets de données de couche modèle 3D par couche. Ceci est différent des techniques de fabrication classiques, ce qui implique un usinage soustractifs – enlèvement de matière de la pièce.

La technologie additif est classé:

• par les matériaux utilisés (liquide, particules, polymère, poudre de métal);
• par la présence du laser;
• par la méthode de fixation de la construction de la couche (effet thermique, l'irradiation avec une lumière ultraviolette ou visible, la composition de liant);
• par le procédé de formation de la couche.

Il y a deux façons de former une couche. La première est que la première plate-forme est versé sur de la matière en poudre, il est partitionnée couteau ou d'un rouleau pour créer une couche uniforme de l'épaisseur souhaitée du matériau. Il se produit le traitement de la poudre de laser sélectif ou une autre méthode de particules de poudre du composé (fusion ou collage) en fonction de la section actuelle de modèles de CAO. Construction Plane est inchangé, et une partie de la poudre reste intacte. Ce processus est appelé synthèse sélective aussi bien que le frittage sélectif au laser, si un composé de l'outil est un laser. Le deuxième procédé consiste dans le dépôt direct de la matière dans l'énergie de point de sommation.

Organisation ASTM, qui élabore des normes de l'industrie, divise la technologie 3D-additif dans 7 catégories.

1. matériau d'extrusion. Dans la construction de point d'extrudeuse préchauffée introduite la matière de pâte, un mélange de liant et de poudre métallique. modèle brut intégré est placé dans un four pour enlever la poudre de liant et fritter – de la même manière que cela se produit dans les technologies traditionnelles. Cette technologie d'additif est mis en oeuvre sous les marques MJS (Multiphase Jet solidification, la solidification du jet multiphasique), FDM (Fused Deposition Modeling, simulation par fusion par couches), FFF (Fabrication Filament Fused, le procédé de production de filaments de fusion).
2. matériel de pulvérisation. Par exemple, dans de la cire ou de la technologie Polyjet de photopolymère pour une tête à jets multiples est appliqué à une construction de points. Cette technologie d'additif est également appelé multi matériaux lançage.
3. liant arrosage. Ceux-ci comprennent la technologie jet d'encre Jet-injection dans la construction de la zone ne modélise pas la matière, un agent liant (Technologie de fabrication additif EXONE).
4. Composé de matériaux en feuille. le matériau de construction est un film polymère, une feuille métallique, de papier et autres. Il est utilisé, par exemple, dans la technologie des ultrasons additif Fabrisonic. des plaques métalliques minces sont soudés ensemble par ultrasons, après quoi le métal en excès est éliminé par fraisage. La technologie additif est utilisé conjointement avec soustractive.
5. bain de photopolymérisation. La technologie utilise un matériel de modélisation liquides – résine de photopolymère. Un exemple est la société SLA technologie 3D Systems et société DLP technologie envisionTEC, Procession Digital Light.
6. Fusion du matériau dans une couche de pré-formée. Utilisé dans le SLS-technologie, en utilisant comme source de laser d'énergie ou de la tête thermique (SHS société Blueprinter).
7. énergie directe résumant le lieu de construction. Matières et d'énergie transmis à son point de fusion dans la construction simultanée. Le corps est utilisé comme une tête de travail, équipé d'un système d'alimentation en énergie et de matériel. L'énergie se présente sous la forme d'un faisceau concentré d'électrons (Sciaky) ou faisceau laser (POM, Optomec,). Parfois, la tête est montée sur la « main » du robot.

Cette classification est beaucoup plus parle de la complexité des technologies additifs que les précédentes.

Domaines d'application

marché de la technologie additif dans la dynamique du développement à venir d'autres industries. Sa croissance annuelle moyenne estimée à 27%, selon la société IDC estime que d'ici 2019 s'élèvera à 26,7 milliards de dollars par rapport à 11 milliards en 2015

Cependant, le marché AT n'a pas encore révélé le potentiel inexploité dans la production de biens de consommation. Jusqu'à 10% des entreprises de la valeur de la production de biens consommés dans le prototypage. Et de nombreuses entreprises ont déjà pris ce segment de marché. Mais les 90% restants en production, afin de créer des applications pour la fabrication rapide de produits sera la direction principale du développement de cette industrie dans l'avenir.

En 2014, la proportion des technologies de prototypage rapide sur le marché de l'additif bien diminué, il est resté le plus élevé – 35%, la part de la production a rapidement augmenté et a atteint un resté est resté à 25%, la part de 31% dans la création d'outils le reste est pris en compte par la recherche et l'éducation.

Par secteurs économiques, les applications AT-tech répartis comme suit:

• 21% – produits de consommation et de l'électronique;
• 20% – voiture;
• 15% – la médecine, y compris la dentisterie;
• 12% – l'aéronautique et l'industrie de la fabrication de l'espace;
• 11% – la production de moyens de production;
• 8% – matériel militaire;
• 8% – formation;
• 3% – construction.

Amateurs et professionnels

AT-tech marché est divisé en amateur et professionnel. marché amateur comprend des imprimantes 3D et leur entretien, qui comprend le service, consommables, logiciels et est conçu pour les amateurs individuels, l'éducation et la visualisation des idées et faciliter la communication au stade initial du développement de nouvelles activités.

Professionnels imprimeurs-3D sont coûteux et sont adaptés à la reproduction élargie. Ils ont une grande surface de construction, la performance, la précision, la fiabilité, des matériaux modèles de grandes distances. Ces machines sont beaucoup plus compliquées et nécessitent le développement de compétences particulières pour travailler avec les appareils eux-mêmes, avec des matériaux modèles et des logiciels. En règle générale, l'opérateur de la machine devient un expert professionnel sur les technologies additives avec l'enseignement technique supérieur.

Technologie additif en 2015

Selon le rapport Wohlers Report 2015, 1988 et 2014, l'industrie des imprimantes 79602-3D ont été installés dans le monde entier. . En même temps, 38,1% des appareils coûtent plus de 5 mille dollars américains sont des États-Unis, 9,3% – pour le Japon, 9,2% – en Chine et 8,7% – en Allemagne. Reste du monde sont loin devant des dirigeants. De 2007 à 2014, le volume annuel des ventes d'imprimantes de bureau a augmenté de 66 à 139 584 unités. En 2014, 91,6% des ventes ont représenté pour les imprimantes 3D de bureau, et 8,4% – pour les applications industrielles de fabrication additive, le bénéfice de qui, cependant, ont représenté 86,6% du total, soit 1,12 milliards de dollars termes absolus. Les ordinateurs de bureau sont contentés 173,2 millions de dollars américains et 13,4%. En 2016, les ventes devraient atteindre 7,3 milliards $, en 2018-12700000000, en 2020, le marché atteindra 21,2 milliards $.

Selon Wohlers, FDM technologie l'emporte, avec une moyenne de 300 marques dans le monde entier, chaque jour en ajoutant de nouvelles modifications. Certains d'entre eux sont vendus uniquement sur place, il est donc très difficile, voire impossible, de trouver des informations sur le nombre de marques fabriquées d'imprimantes 3D. Avec confiance, nous pouvons dire que leur nombre sur le marché augmente avec chaque jour qui passe. Il y a une grande diversité dans la taille et les technologies utilisées. Par exemple, la société berlinoise produit une énorme BigRep FDM-imprimante appelée BigRep one.2 à un prix de 36 000. Euros, capable d'imprimer des objets jusqu'à 900 x 1055 x 1100 mm avec une résolution de 100-1000 microns, avec deux extrudeuses et la possibilité d'utiliser différents matériaux.

Industrie – pour

L'industrie aéronautique investit massivement dans la production de l'additif. L'utilisation des technologies de l'additif permettra de réduire la consommation de matières consacrées à la production de pièces de 10 fois. Il est prévu que GE Aviation Company publiera annuellement 40 mille. Injecteurs. Et Airbus d'ici 2018 la société allait imprimer jusqu'à 30 tonnes de pièces par mois. La société note des progrès significatifs dans les caractéristiques des pièces fabriquées de telle manière par rapport au traditionnel. Il est avéré que le support, qui a été conçu pour une charge de 2,3 tonnes, en fait, peut supporter des charges jusqu'à 14 tonnes tout en réduisant son poids de moitié. En outre, la société publie tous les détails de la feuille d'aluminium et des connecteurs de carburant. L'avion Airbus a de 60 mille. Pièces imprimées l'imprimante 3D Stratasys Fortus Company. D'autres entreprises de l'industrie aérospatiale utilisent également la technologie de fabrication additive. Parmi eux: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce et SpaceX.

technologies numériques additifs sont déjà utilisés dans la fabrication de divers biens de consommation. Société Materialise, services fournissant la fabrication additive, en coopérant avec Hoet Eyeware dans la fabrication de lunettes pour la correction de la vision et des lunettes de soleil. modèles 3D sont fournis une variété de services de cloud computing. Seul Entrepôt et Sketchup 3D de la société offrent 2,7 millions d'échantillons. Ne pas rester dans le parti et l'industrie de la mode. RS Print utilise un système qui mesure la pression de la plante, pour imprimer chaque semelle intérieure. Les concepteurs expérimentent avec des bikinis, des chaussures et des robes.

prototypage rapide

Sous le prototypage rapide comprendre la création de produits prototypes dans les plus brefs délais. Il est l'une des principales applications des technologies de fabrication d'additifs. Prototype – est un type de produit nécessaire pour optimiser la forme de la partie de son évaluation de l'ergonomie, les capacités de vérification de l'assemblage et l'exactitude des solutions de mise en page. Voilà pourquoi la réduction de la vie des pièces de fabrication peut réduire considérablement le temps de développement. En outre, le prototype peut être un modèle conçu pour la fonctionnalité essais aérodynamiques et hydrodynamiques ou la vérification des enceintes domestiques et du matériel médical. De nombreux prototypes créés en tant que modèles de conception exploratoires avec les nuances dans la configuration, les couleurs et la coloration et ainsi de suite. D. Pour le prototypage rapide utilise des imprimantes 3D-bon marché.

production rapide

La technologie des additifs dans l'industrie ont de grandes perspectives. Production à petite échelle de produits à géométrie complexe et de matériaux spécifiques communs dans la construction navale, l' ingénierie électrique, la chirurgie réparatrice et la médecine dentaire, l' industrie aérospatiale. la culture directe des produits métalliques est motivée par l' opportunisme économique, ce mode de production était moins coûteuse. Avec l'utilisation des technologies d'additifs faire turbines des organes de travail et les arbres, les implants et les prothèses, les pièces de rechange pour les voitures et les avions.

Le développement de la fabrication rapide et a contribué à une augmentation significative du nombre de matériaux en poudre de métal disponible. Si en 2000 il y avait 5-6 types de poudres, maintenant il offre une large gamme, le montant à des dizaines de pistes d' acier de construction aux métaux précieux et superalliages.

technologies prometteuses et additifs dans l'ingénierie mécanique, où ils peuvent être utilisés dans la fabrication d'outils et outils pour la production de la série – inserts pour machines de moulage par injection, moules, modèles.

Ultimaker 2 – la meilleure imprimante 3D en 2016

De l'avis du magazine CHIP, qui a effectué des essais et a comparé les caractéristiques des ménages des imprimantes 3D-, les meilleures imprimantes 2016 modèle Ultimaker sont 2 entreprises Ultimaker, société Reniforce RF1000 Conrad et Replicator Desktop 3D société d'impression makerbot.

Ultimaker 2+ dans son modèle amélioré utilise la technologie de simulation par fusion. -Imprimante 3D diffère épaisseur de couche de 0,02 mm plus petit, un petit calcul du temps, l'impression à faible coût (2600 frotter pour 1 kg de matériau). Caractéristiques principales:

• la taille de la chambre de travail – 223 x 223 x 305 mm;
• poids – 12,3 kg;
• taille de la tête – 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• température de la filière – 180-260 ° C;
• couche de résolution – 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 microns;
• Vitesse d' impression – 8-24 mm ³ / s;
• précision XYZ – 12,5-12,55 microns;
• matériau – PLA, ABS, diamètre de 2,85 mm CPE;
• Logiciel – Cura;
• types de fichiers pris en charge – STL, OBJ, AMF;
• Consommation électrique – 221 W;
• euro 1895, et le modèle de base 2495 euros étendue – prix.

Selon les commentaires, l'imprimante est léger à installer et à utiliser. Célébration de haute résolution, lit autoréglable, une grande variété de matériaux utilisés, l'utilisation de logiciels open source. Les inconvénients comprennent l'imprimante ouvrir la conception de l'imprimante, ce qui peut provoquer des brûlures de matériau chaud.

LulzBot Mini imprimante 3D

Dans une revue de la revue PC Magazine Ultimaker 2 et Replicator imprimante de bureau 3D est également entré les trois premiers, mais ici en premier lieu était l'imprimante LulzBot Mini imprimante 3D. Ses spécifications sont les suivantes:

• la taille de la chambre de travail – 152 x 152 x 158 mm;
• Poids – 8,55 kg;
• température de la filière – 300 ° C;
• épaisseur de la couche – 0,05 à 0,5 mm;
• Vitesse d'impression – 275 mm / s à une hauteur de couche 0,18 mm;
• matériau – PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, le polyester, le nylon, le polycarbonate, PETG, PCTE, PC-ABS, et d'autres diamètre de 3 mm.
• Logiciel – Cura, OctoPrint, BotQueue, slic3r, Printrun, MatterControl etc;.
• Consommation électrique – 300 W;
• prix – 1 250 $.

Sciaky EBAM 300

L'une des meilleures machines industrielles fabrication additive est EBAM 300 entreprises Sciaky. canon à faisceau d'électrons provoque les couches de métal à une vitesse de jusqu'à 9 kg par heure.

• la taille de la chambre de travail – 5791 x 1219 x 1219 mm;
• la pression de la chambre à vide – 1×10 ^-4 Torr;
• la consommation d'énergie – jusqu'à 42 kW sous une tension de 60 kV;
• technologie – extrusion;
• matériau – des alliages de titane et de titane, le tantale, l'inconel, le tungstène, le niobium, acier inoxydable, aluminium, acier, alliage cuivre-nickel (70/30 et 30/70);
• la quantité maximale – 8605.2 litres;
• prix – 250 mille dollars américains ..

technologies additives en Russie

machines de qualité industrielle en Russie ne sont pas produits. Alors que seulement en cours d'élaboration dans le « Rosatom », le centre laser MSTU. Université Bauman « Stankin » Université polytechnique de Saint-Pétersbourg, l'Université fédérale de l'Oural. « Voronezhselimmash », la production d'éducation et domestiques 3D-imprimantes « Alpha », développe une usine d'additif commercial.

La même situation avec l'approvisionnement. Le chef du développement des poudres et des formulations de poudre en Russie est VIAM. Ils ont produit la poudre pour les technologies d'additifs sont utilisés dans la restauration des aubes de turbine, par ordre des moteurs d'avion Permien »». Le progrès est et à l'Institut panrusse des alliages légers (roues). Des développements sont différents centres d'ingénierie à travers la Fédération de Russie. « Rostec », Direction Ural de l'Académie russe des sciences, UFU conduire leur développement. Mais ils ne sont pas en mesure de répondre à même une petite demande de 20 tonnes de poudre par an.

À cet égard, le gouvernement a chargé le ministère de l'Éducation, du ministère du Développement économique, Ministère de l'Industrie, Ministère des communications, Académie des sciences de Russie, Fano, « Roscosmos », « Rosatom », les institutions de développement « Rosstandart » de mettre en place un développement de programme coordonné et à la recherche. Car il est proposé d'allouer d' autres allocations budgétaires, ainsi que d'envisager la possibilité de cofinancement au détriment du Fonds national du bien – être et d' autres sources. Il est recommandé de soutenir la nouvelle technologie de production, Vol. H. Addition, RFG, Fonds "Rosnano" "Skolkovo", l'agence d'exportation "EXIAR", "Vnesheconombank". Le gouvernement est également représenté par le ministère de l'Industrie et du Commerce préparera une partie du programme d'Etat pour le développement et l'amélioration de la compétitivité industrielle.