المضافات التكنولوجيا: يتميز الوصف، تعريف، وتطبيق التصنيف. التقنيات المضافة في الصناعة

وقدم تكنولوجيا 3D الطباعة في عام 1986، عندما تكون الشركة أنظمة 3D وضعت أول طابعة خاصة - آلة المجسمة، والتي تستخدم على نطاق واسع في صناعة الدفاع. وكانت الأجهزة الأولى مكلفة جدا وكان اختيار المواد لخلق نماذج محدودة. التطور السريع للطباعة ثلاثية الأبعاد بدأت مع تطور تكنولوجيا تصميم (CAD) والحسابات والمحاكاة (CAE) والآلات (CAM). واليوم من الصعب أن تجد مساحة الإنتاج، الذي لم يكن لاستخدامها 3D الطابعات :. استخدامها لانتاج قطع غيار الطائرات والمركبات الفضائية والغواصات، والأدوات والأطراف الاصطناعية ويزرع، والمجوهرات، وما إلى ذلك احتمال واضح - تكنولوجيا المضافة في المستقبل القريب سيكون أولوية تكنولوجيا الهندسة الميكانيكية .

وتشارك الدول الرائدة في العالم بنشاط في 3D سباق. لذلك، في عام 2012، Yangstoune، أوهايو، افتتح المعهد الوطني للابتكار التصنيع المضافة NAMII - أول مركز التكنولوجيات المضافة من خمسة عشر أنتج في الولايات المتحدة. معهد الحديقة آلة لديها بالفعل 10 من آلات المضافة، ثلاثة منها أكثر الآلات المتقدمة لإنشاء الأجزاء المعدنية.

المصطلحات وتصنيف

جوهر التكنولوجيا المضافة هو الجمع بين المواد لإنشاء كائنات البيانات من طبقة 3D نموذج طبقة. وهذا يختلف عن تقنيات التصنيع التقليدية مطروح يعني بالقطع - إزالة المواد من الشغل.

وتصنف التكنولوجيا المضافة:

• من المواد المستخدمة (السائل والجسيمات، البوليمر، مسحوق المعادن)؛
• من خلال وجود الليزر.
• من خلال طريقة تحديد بناء طبقة (تأثير حراري، التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو الضوء المرئي، وتكوين الموثق)؛
• من خلال طريقة تشكيل طبقة.

هناك طريقتان لتشكيل طبقة. الأول هو أن يسكب أول منصة على المواد مسحوق، فمن المقسمة أو الدوارة سكين لخلق حتى طبقة من سمك المطلوب من المواد. ويحدث ذلك الانتقائي تجهيز مسحوق الليزر أو أي طريقة أخرى من جزيئات مسحوق مركب (ذوبان أو الإلتصاق) وفقا للقسم الحالي CAD-النماذج. بناء الطائرة هو دون تغيير، وبعض من مسحوق لا يزال سليما. وهذا ما يسمى عملية التوليف انتقائية فضلا عن تلبد الليزر الانتقائي، إذا كان مجمع الأداة هو ليزر. يتكون الطريقة الثانية في ترسب مباشر من المواد في الطاقة نقطة التلخيص.

منظمة ASTM، والتي تطور معايير الصناعة، يقسم تكنولوجيا 3D مضافة إلى 7 فئات.

1. قذف المواد. في نقطة الطارد محمى بناء تغذية المواد عجينة، وهي مزيج من الموثق ومسحوق المعادن. يتم وضع نموذج الخام بنيت في الفرن لإزالة مسحوق الموثق والملبد - بالطريقة نفسها كما يحدث في التكنولوجيات التقليدية. ويتم تنفيذ هذه التقنية المضافة تحت العلامات التجارية MJS (متعدد المراحل جيت تجمد، متعدد المراحل التصلب طائرة)، FDM (تنصهر ترسب النمذجة، والمحاكاة بواسطة الصمامات layerwise)، FFF (تنصهر خيوط التصنيع، طريقة إنتاج الصمامات خيوط).
2. رش المواد. على سبيل المثال، في الشمع Polyjet أو تكنولوجيا فوتوبوليمير الرأس متعددة طائرة يتم تطبيقها على بناء نقطة. ويسمى أيضا موضوع النفث المواد المضافة هذه التكنولوجيا.
3. الموثق الرش. وتشمل هذه الطائرات تكنولوجيا الحبر النفاث الحقن في بناء منطقة لا نموذج المواد، وكيل الموثق (التصنيع مضافة التكنولوجيا ExOne).
4. مجمع المواد ورقة. مواد البناء هو فيلم البوليمر، رقائق معدنية، والورق وغيرها. وهو يستخدم، على سبيل المثال، في تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية المضافة Fabrisonic. يتم لحام لوحات معدنية رقيقة معا عن طريق الموجات فوق الصوتية، وبعد ذلك يتم إزالة المعادن الزائدة من قبل الطحن. يستخدم التكنولوجيا المضافة بالتزامن مع مطروح.
5. حمام بلمرة ضوئية المنشأ. تستخدم هذه التقنية المواد السائلة النمذجة - الراتنج فوتوبوليمير. ومن الأمثلة على ذلك شركة SLA-تكنولوجيا 3D الأنظمة وشركة ENVISIONTEC التكنولوجيا DLP، الضوء الرقمية الموكب.
6. ذوبان المواد في طبقة ما قبل تشكيلها. المستخدمة في SLS التكنولوجيا، وذلك باستخدام كمصدر للطاقة ليزر أو الرأس الحراري (SHS شركة Blueprinter).
7. تلخيص لمكان البناء الطاقة المباشرة. المواد والطاقة لتغذية نقطة انصهاره في بناء واحد. يستخدم الجسم كرئيس العمل، ومجهزة مع نظام لتوريد الطاقة والمواد. وتأتي الطاقة في شكل شعاع مركزة من الإلكترونات (Sciaky) أو شعاع ليزر (POM، Optomec،). في بعض الأحيان يتم تركيب الرأس على "اليد" للروبوت.

هذا التصنيف هو أكثر من ذلك بكثير يتحدث عن تعقيدات التقنيات المضافة من سابقاتها.

مجالات التطبيق

سوق التكنولوجيا مضافة في ديناميات التنمية قبل غيرها من الصناعات. أما معدل نمو سنوي يقدر بنحو 27٪، وفقا لشركة IDC يقدر أن بحلول عام 2019 سوف تصل 26.7 مليار دولار مقابل 11 مليار دولار في 2015

ومع ذلك، فإن السوق AT لم يتم بعد الكشف عن الإمكانات غير المستغلة في إنتاج السلع الاستهلاكية. ما يصل إلى 10٪ من الشركات من قيمة إنتاج السلع المستهلكة في النماذج لها. والعديد من الشركات قد اتخذت بالفعل هذا القطاع من السوق. ولكن 90٪ المتبقية تذهب إلى الإنتاج، وبالتالي فإن إنشاء تطبيقات لتصنيع السريع للمنتجات يكون الاتجاه الرئيسي للتطور هذه الصناعة في المستقبل.

في عام 2014، فإن نسبة من تقنيات النماذج الأولية السريعة في سوق المضافة على الرغم من انخفاض، فإنه لا يزال أعلى - 35٪، وحصة الإنتاج نما بسرعة وصلت إلى نسبة 31٪ في خلق أدوات بقي بقي عند 25٪، وشكلت بقية لعن طريق البحث والتعليم.

حسب القطاعات الاقتصادية، وتطبيقات AT-التكنولوجيا وزعت على النحو التالي:

• 21٪ - المنتجات الاستهلاكية والالكترونيات.
• 20٪ - سيارة.
• 15٪ - الطب، بما في ذلك طب الأسنان.
• 12٪ - الطيران وصناعة الفضاء؛
• 11٪ - إنتاج وسائل الإنتاج؛
• 8٪ - المعدات العسكرية.
• 8٪ - تشكيل.
• 3٪ - البناء.

هواة والمحترفين

AT-التكنولوجيا وينقسم السوق إلى الهواة والمحترفين. ويشمل سوق الهواة 3D الطابعات وصيانتها، التي تشمل خدمة والمواد الاستهلاكية، والبرمجيات، ويهدف لعشاق الفردي والتعليم وتصور الأفكار وتسهيل التواصل في المرحلة الأولى من تطوير الأعمال الجديدة.

المهنية طابعات 3D غالية الثمن ومناسبة للتكاثر الموسعة. لديهم مساحة كبيرة من البناء، والأداء والدقة والموثوقية، ممتدة المواد نموذج النطاق. هذه الآلات هي أكثر تعقيدا وتتطلب تنمية المهارات الخاصة للعمل مع الأجهزة نفسها، مع المواد نموذج والبرمجيات. عادة، مشغل آلة يصبح خبير محترف في مجال التكنولوجيات المضافة مع التعليم التقني العالي.

تقنية مضافة في عام 2015

ووفقا للتقرير فوهلرز تقرير عام 2015، 1988 و 2014، وقد تم تركيب 79602 صناعة 3D الطابعات في جميع أنحاء العالم. وفي الوقت نفسه 38.1٪ من الأجهزة تكلف أكثر من 5000 دولار امريكى هي من الولايات المتحدة، 9.3٪ - بالنسبة لليابان، 9.2٪ - إلى الصين، و 8.7٪ - إلى ألمانيا. بقية العالم هي متقدما بفارق كبير من القادة. من 2007-2014 ازداد الحجم السنوي لمبيعات الطابعات المكتبية 66-139 584 وحدة. في عام 2014، وشكلت 91.6٪ من المبيعات لسطح المكتب 3D الطابعات، و 8.4٪ - للتطبيقات الصناعية المضافة التصنيع، والربح منها، ومع ذلك، تمثل 86.6٪ من المجموع، أو 1.12 مليار دولار امريكى بالأرقام المطلقة. قانع الآلات المكتبية 173200000 دولار امريكى و 13.4٪. في عام 2016، فإننا نتوقع نمو المبيعات إلى 7.3 مليار $ في 2018 حتي 12700000000، في عام 2020 فإن السوق تصل 21200000000 $.

ووفقا لفوهلرز، FDM التكنولوجيا تسود، في المتوسط نحو 300 علامة تجارية في جميع أنحاء العالم، كل يوم إضافة تعديلات جديدة. وتباع بعض منهم فقط محليا، ولذلك فمن الصعب جدا، إن لم يكن من المستحيل، العثور على معلومات حول عدد من العلامات التجارية المصنعة من 3D-الطابعات. بكل ثقة يمكننا القول أن عددهم في السوق يزداد مع كل يوم يمر. هناك تنوع كبير في حجم والتقنيات المستخدمة. على سبيل المثال، فإن الشركة برلين تنتج ضخمة BigRep FDM الطابعة دعا BigRep ONE.2 بسعر 36000. اليورو، وقادرة على طباعة الكائنات تصل إلى 900 س 1055 س 1100 مم مع قرار من 100-1000 ميكرون، مع اثنين من بثق والقدرة على استخدام مواد مختلفة.

الصناعة - ل

صناعة الطيران تستثمر بكثافة في إنتاج المادة المضافة. فإن استخدام تقنيات مضافة تقلل من استهلاك المواد التي تنفق على إنتاج أجزاء من 10 مرات. ومن المتوقع أن شركة الطيران GE سوف تنشر سنويا 40 ألف. محقن. وايرباص بحلول عام 2018 كانت الشركة تسير على طباعة ما يصل إلى 30 طنا من أجزاء شهريا. وتشير الشركة إلى التقدم الكبير في خصائص الأجزاء المصنعة في مثل هذه الطريقة بالمقارنة مع التقليدية. واتضح أن قوس، الذي تم تصميمه لحمل 2.3 طن، في الواقع، يمكن أن تحمل حمولة تصل إلى 14 طن في حين خفض وزنه بمقدار النصف. وبالإضافة إلى ذلك، تنشر الشركة تفاصيل ورقة الألمنيوم وموصلات الوقود. طائرات ايرباص لديها 60 ألف. قطع، طباعة 3D الطابعة Stratasys Fortus الشركة. الشركات الأخرى صناعة الطيران تستخدم أيضا تكنولوجيا التصنيع المضافة. من بينها: بيل هليكوبتر، أنظمة BAE، بومباردييه، بوينغ، امبراير، هانيويل الفضاء، جنرال دايناميكس ونورثروب جرومان وشركة لوكهيد مارتن، رايثيون، برات آند ويتني، ورولز رويس و(سبيس اكس).

وتستخدم التقنيات الرقمية المضافة بالفعل في تصنيع السلع الاستهلاكية المختلفة. شركة تتحقق، وتوفير الخدمات المضافة التحويلية، والتعاون مع HOET Eyeware في صناعة النظارات لتصحيح الرؤية والنظارات الشمسية. وتقدم 3D نماذج مجموعة متنوعة من الخدمات السحابية. فقط للشركة 3D مستودع وسكتشب تقديم 2.7 مليون العينات. لا يبقى في الحزب وصناعة الأزياء. يستخدم RS طباعة النظام الذي يقيس ضغط باطن، لطباعة النعال الفردية. المصممين وتجرب مع بيكيني، والأحذية والثياب.

النماذج الأولية السريعة

تحت النماذج الأولية السريعة فهم خلق منتجات النموذج في أقصر وقت ممكن. وهو واحد من التطبيقات الرئيسية مضافة تقنيات التصنيع. النموذج - هو نوع من المنتجات المطلوبة لتحسين شكل جزءا من تقييمه لبيئة العمل، والقدرة على التحقق التجمع وصحة حلول تخطيط. هذا هو السبب في الحد من الحياة تصنيع أجزاء يمكن أن تقلل كثيرا من الوقت التنمية. أيضا، يمكن للنموذج أن يكون نموذجا مصممة لاختبار أو وظيفة التحقق مرفقات الهوائية والهيدروديناميكية المنزلية والمعدات الطبية. العديد من النماذج التي تم إنشاؤها كنماذج تصميم الاستكشافية مع الفروق في التكوين والألوان والتلوين وهلم جرا. D. على النماذج الأولية السريعة تستخدم رخيصة 3D الطابعات.

إنتاج السريع

التكنولوجيا المضافة في الصناعة لديها فرص كبيرة. الإنتاج على نطاق صغير من المنتجات مع هندسة معقدة ومواد معينة مشتركة في بناء السفن، و هندسة الطاقة، جراحة وطب الأسنان، صناعة الطيران. والدافع وراء زراعة المباشر للمنتجات المعدنية بنسبة النفعية الاقتصادية، وهذا نمط الإنتاج كان أقل تكلفة. مع استخدام التقنيات المضافة جعل الهيئات العاملة التوربينات ومهاوي، يزرع والأطراف الصناعية وقطع الغيار للسيارات والطائرات.

تطوير التصنيع السريع وساهمت في زيادة كبيرة في عدد من المواد مسحوق المعادن المتاحة. إذا كان هناك في عام 2000 5-6 أنواع من المساحيق، والآن يقدم مجموعة واسعة، تصل إلى عشرات المسارات من الفولاذ الهيكلي إلى المعادن النفيسة و السبائك الفائقة.

تكنولوجيا واعدة ومضافات في الهندسة الميكانيكية، حيث أنها يمكن أن تستخدم في صناعة الأدوات و أدوات لإنتاج سلسلة - إدراجات لآلات حقن صب، قوالب، قوالب.

Ultimaker 2 - أفضل 3D الطابعة في عام 2016

في رأي مجلة CHIP التي أجرت الاختبار ومقارنة خصائص الأسرة من 3D الطابعات، وأفضل الطابعات 2016 نموذج Ultimaker هي 2 الشركات Ultimaker، Reniforce RF1000 شركة كونراد والمكرر سطح المكتب 3D MakerBot شركة الطابعة.

Ultimaker 2+ في تحسين نموذجها يستخدم تكنولوجيا المحاكاة عن طريق دمج. تختلف 3D الطابعة أصغر سمك طبقة من 0.02 مم، عملية حسابية زمنية صغيرة، والطباعة منخفضة التكلفة (2600 فرك لكل 1 كجم من المواد). الميزات الرئيسية:

• حجم غرفة العمل - 223 س 223 س 305 مم؛
• الوزن - 12.3 كيلوغرام؛
• حجم الرأس - 0.25 / 0.4 / 0.6 / 0.8 مم؛
• يموت في درجة الحرارة - 180-260 ° C.
• قرار طبقة - 150-60 / 200-20 / 400-20 / 600-20 ميكرون.
• سرعة الطباعة - 8-24 ملم ³ / ثانية؛
• الدقة XYZ - 12،5-12،55 ميكرون.
• مادة - جيش التحرير الشعبى الصينى، ABS، CPE قطرها 2.85 مم؛
• البرنامج - كورا.
• أنواع الملفات المدعومة - STL، OBJ، صندوق النقد العربي،
• استهلاك الطاقة - 221 W،
• السعر - 1895 يورو، ونموذج قاعدة 2495 يورو الموسعة.

وفقا لملاحظات العملاء، والطابعة ضوء التركيب والاستخدام. تحتفل ارتفاع القرار، وسرير ضبط النفس، مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد المستخدمة، واستخدام البرمجيات مفتوحة المصدر. وتشمل مساوئ الطابعة فتح تصميم الطابعة، مما قد يتسبب في حروق من المواد الساخنة.

طابعة LulzBot البسيطة 3D

في مراجعة مجلة PC مجلة Ultimaker 2 و المكرر 3D سطح المكتب كما دخلت طابعة المراكز الثلاثة الاولى، ولكن هنا في المقام الأول كان LulzBot طابعة البسيطة 3D الطابعة. المواصفات هي كما يلي:

• حجم غرفة العمل - 152 س 152 س 158 مم؛
• الوزن - 8.55 كيلوغرام؛
• يموت في درجة الحرارة - 300 ° C.
• سمك طبقة - 0،05 حتي 0،5 مم؛
• سرعة الطباعة - 275 ملم / ثانية على ارتفاع طبقة 0.18 مم؛
• مادة - جيش التحرير الشعبى الصينى، ABS، والوركين، PVA، PETT والبوليستر والنايلون والبولي، PETG، PCTE، PC-ABS، وقطر آخرون 3 مم.
• البرنامج - كورا، OctoPrint، BotQueue، Slic3r، Printrun، MatterControl وما إلى ذلك؛.
• استهلاك الطاقة - 300 W،
• السعر - $ 1 250.

Sciaky EBAM 300

واحدة من أفضل الآلات الصناعية الإضافي التصنيع هو EBAM 300 شركة Sciaky. شعاع الالكترون بندقية يتسبب في طبقات معدنية بسرعة تصل إلى 9 كجم في الساعة.

• حجم غرفة العمل - 5791 x 1219 س 1219 مم؛
• ضغط فراغ الغرفة - 1X10 ^-4 عربة.
• استهلاك الطاقة - ما يصل إلى 42 كيلو واط في الجهد 60 كيلو فولت.
• التكنولوجيا - قذف.
• مادة - التيتانيوم وسبائك التيتانيوم، التنتالوم، INCONEL، التنغستن والنيوبيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والصلب وسبائك النحاس والنيكل (70/30 و 30/70)؛
• الحد الأقصى للمبلغ - 8605.2 لتر.
• السعر - 250 ألف دولار أمريكي ..

التقنيات المضافة في روسيا

لا تنتج الآلات الصناعية الصف في روسيا. في حين يجري فقط وضعت في "روس آتوم"، وMSTU مركز الليزر. جامعة بومان "STANKIN" جامعة البوليتكنيك في سان بطرسبرج، جامعة الأورال الاتحادية. "Voronezhselimmash"، إنتاج التعليمية والمحلية 3D الطابعات "ألفا"، على تطوير مصنع المضافات التجارية.

نفس الوضع مع الإمدادات. وقال القيادي في تطوير مساحيق ومستحضرات المساحيق في روسيا VIAM. أنها تنتج مسحوق لتستخدم تقنيات مضافة في استعادة ريش التوربينات، بأمر من العصر البرمي "محركات الطائرات». التقدم وفي معهد عموم روسيا من السبائك الخفيفة (WHEELS). التطورات المراكز الهندسية المختلفة في جميع أنحاء الاتحاد الروسي. "Rostec"، أورال برانش من الأكاديمية الروسية للعلوم، يؤدي UFU تنميتها. ولكن لا يزال لم تكن قادرة على تلبية حتى الطلب صغير من 20 طنا من مسحوق سنويا.

وفي هذا الصدد، أمرت الحكومة وزارة التربية والتعليم، وزارة التنمية الاقتصادية، وزارة الصناعة، وزارة الاتصالات، الأكاديمية الروسية للعلوم، فانو "روسكوزموس"، "روس آتوم"، "Rosstandart" مؤسسات التنمية لإنشاء إعداد البرامج المنسقة والبحوث. ليقترح تخصيص إضافية مخصصات الميزانية، فضلا عن النظر في إمكانية المشاركة في التمويل على حساب صندوق الضمان الاجتماعي الوطني وغيرها من المصادر. فمن المستحسن لدعم تكنولوجيا الإنتاج الجديدة، في المجلد. H. بالإضافة إلى ذلك، أسعار صرف السوق، "Rosnano" صندوق "سكولكوفو"، وكالة تصدير "EXIAR"، "Vnesheconombank". ويمثل الحكومة أيضا من قبل وزارة الصناعة والتجارة ستعد جزء من برنامج الدولة لتطوير وتحسين القدرة التنافسية الصناعية.