Эволюция 3D-печати и аддитивного производства

Аддитивные технологии применяются для изготовления инструментов и приспособлений для производства, сборки и изготовления деталей. Также услуги 3D-печати используется непосредственно в производстве деталей, предоставляя практически безграничные возможности в части их формы, сокращая при этом время и стоимость изготовления по сравнению с традиционным способом. Деталь, напечатанная на 3D-принтере, может быть изготовлена в короткие сроки, она позволяет экспериментировать с различными типами материалов и может производиться на месте, не полагаясь на дорогостоящие и трудоемкие производственные контракты.

Добавьте к расширенным производственным возможностям аддитивного производства другие технологии, такие как искусственный интеллект (ИИ) и передовые методы печати. Возможности 3D-принтеров увеличились благодаря достижениям в области искусственного интеллекта, точности, воспроизводимости и светодиодной технологии.

«Военные подразделения могут печатать запасные части или оборудование непосредственно в полевых условиях или на военно-морских судах, что снижает потребность в наличии больших складских запасов запасных частей и позволяет выполнять ремонт в краткие сроки», — говорит Дуглас Кроун, генеральный директор Dynamism Inc., глобального поставщика технологий 3D-печати нового поколения в Чикаго. — «Суда в море все чаще используют 3D-принтеры для временной замены деталей, что значительно сокращает количество запасных частей, которые необходимо нести на борту».

Ян Фергюсон, вице-президент по маркетингу Lynx Software Technologies отмечает ценность 3D-печати в плане экономии времени и графика производства деталей и форм.

«Глядя на общую картину, я думаю, что главная проблема в этом секторе — сокращение времени развертывания системы, — говорит Фергюсон. — В этом контексте 3D-печать помогает пилотам знакомиться с новой компоновкой кабины значительно быстрее, чем раньше».

Форма следует за функцией

Когда дело доходит до 3D-печати, ее универсальность подтверждает выражение «форма следует за функцией». Майк Шепард, вице-президент по аэрокосмической и оборонной промышленности компании 3D Systems Corp. говорит, что аддитивное производство наилучшим образом позволяет форме следовать функции при разработке конструкций деталей и компонентов.

«Новые оборонные платформы опираются на технологии, которые могут повысить производительность, и 3D-печать — один из важных элементов  для этого, — говорит Шепард — Аддитивные технологии расширяют возможности для производства сложных и креативных конструкций. В отличие от традиционного производства напечатанные компоненты адаптированы к физике приложения, их форма может точно следовать функции. Пока мы не занимаемся прямой печатью электроники в коммерческих целях, но мы отмечаем интерес в 3D-печати для отвода тепла от компонентов — радиаторов, тепловых трубок и теплообменников».

Шепард отмечает, что 3D-печать обладает большим разнообразием материалов и сырья, которые можно использовать для печати. Это значительно увеличивает возможность создания более благоприятных свойств печатных форм, просто варьируя материалы.

«Было очень забавно наблюдать за тем, что креативные дизайнеры делают с аддитивным производством металлов для теплопередачи, — говорит Шепард — На самом деле, у нас было так много партнеров, которые пришли в нашу Группу прикладных инноваций (AIG) для консультации по теплопередаче, что мы добавили в наш портфель материалов несколько дополнительных медных сплавов. Мы добавили чистую медь, которая превосходна. для теплопроводности и медный сплав CuCr2.4, который по-прежнему имеет очень хорошую теплопроводность и дополнительную прочность для дополнительной прочности и долговечности».

«Теплообменники, которые мы можем печатать на наших системах прямой печати металлом (DMP), замечательны, и из-за нашей среды печати с низким содержанием кислорода (<25 частей на миллион O2) детали выходят из принтеров с превосходной обработкой поверхности, — продолжает Шепард — Металл практически не поглощает кислород во время печати, сохраняя проводимость. Низкий уровень кислорода в наших системах также позволяет повторно использовать порошок до истощения».

Шепард говорит, что, используя свободу проектирования, которую вы получаете благодаря процессу прямой печати металлом и материалам, которые мы имеем в наборе инструментов, вы можете отводить гораздо больше тепла при заданном объеме/весе в случае использования теплообменника. «Увеличение может составлять порядка сотен процентов, — говорит Шепард — Oqton, компания, которая предлагает производственные программные решения для приложений аддитивного производства, даже добавляет специальные инструменты проектирования теплообменников к своему программному обеспечению 3DXpert, которое мы используем для аддитивного производства металлов, чтобы помочь разработчикам получить максимальную отдачу от лазерной сварки порошкового слоя в наших системах, как а также другие системы на рынке».

Заглядывая вперед

Хизер Викман, менеджер компании BAE Systems Electronic Systems говорит, что будущий потенциал аддитивного производства огромен.

«Аддитивное производство, хотя и не новое, далеко не полностью зрелое и, таким образом, обладает большим потенциалом роста новых материалов из полимеров и металлов, — говорит Викман — совершенствования полимеров, которые заменят использование металла в определенных приложениях. Эволюция металлов будет продолжать приводить к более «адаптируемым сплавов» для повышения производительности в дополнение к расширенным производственным возможностям с использованием гибридного производства, при котором жизненный цикл сборки детали становится значительно экономным и сокращающимся. Кроме того, применение генеративного дизайна в сочетании с развитием искусственного интеллекта — это векторы, которые добьются больших успехов, влияя на достижения в области управления температурным режимом и структурные инновации».

Потенциальные преимущества для приложений электроники будут варьироваться от повышения точности и сложности схемных плат, прямой записи металлических и диэлектрических дорожек, антенн, а также играть значительную роль в гетерогенной интеграции, говорит Викман.

Она также отмечает, что аддитивное производство все еще находится в стадии роста и внедрения, и есть еще некоторые препятствия, которые необходимо преодолеть. «Аддитивное производство похоже на любую технологию, которая совершенствуется в своем применении и сталкивается с препятствиями для проверки и квалификации, что не является тривиальным и соответствует квалификационным требованиям аэрокосмической и оборонной промышленности, — говорит она — Однако преодоление этих препятствий может стоить вложений. Очевидно, что аддитивное производство создает возможности для отрасли и при разумном применении может привести к созданию систем, отвечающих постоянно растущей сложности и требованиям технологий».

Уильям Даунинг, инженер-конструктор отдела испытаний систем вооружений отдела интегрированных систем поражения в Центре надводных боевых действий ВМФ говорит, что для получения максимальной отдачи от аддитивного производства необходимо использовать несколько иной способ мышления и процесс проектирования. Напечатанные модели в уменьшенном масштабе могут оказать положительное влияние на совещания и презентации. указать и увидеть все особенности.

Самое замечательное в 3D-печати то, что речь всегда идет об изобретениях и движении вперед, говорит Марк Меннингер, директор по делам правительства США производителя 3D-принтеров Stratasys Ltd. «Говорите ли вы о новом оборудовании, программном обеспечении или материалах, существует огромная возможность вывести аддитивное производство на новый уровень. Помимо этого, аддитивное производство достигнет новых высот, когда дело дойдет до массового производства, что сделает аддитивное производство еще более распространенным».