最近的Euromold會議提出將3D打印放在增材制造領域,但什么是增材制造,它是如何應用的?接下來我們將解答這些問題。
增材制造(AM)是一種將材料連接起來,將三維模型數據生成物體的過程,通常是連續的,而不是相減的制造方法。所生產的零件可以是模型、原型、模具部件,也可以是越來越多的系列化生產部件。
它們由3D計算機輔助設計(CAD)數據,醫學掃描或來自3D掃描系統的數據生成。基于從三維計算機模型中獲得的薄水平橫截面,AM系統逐層生產塑料,金屬,陶瓷或復合材料部件。
近幾年來,AM設備和材料的進步,包括較老的立體光刻、激光燒結和熔積模擬,以及較新的3D技術,都改進了AM生產的原本的“形式、適用和功能”。這使得這些工藝被用于制造更廣泛的生產部件。
AM工藝用于創建概念設計/建模應用,匹配/功能測試,鑄造模式和成產模具/模具工具部件。越來越多的AM也被用于夾具和裝配工具,定制和更換零件制造,特別版產品,短期生產,在許多情況下全系列生產。
其次,什么是3D打印?3D打印是增材制造中增長最快的環節。大約75%的快速原型系統被歸類為3D打印機。AM技術是典型的價格合理,使用便捷且適用于辦公的技術。最近,3D打印機已經成為中小型企業在財務上使用的工具,將添加制造從車間轉移到辦公環境中。
一些最早的3D打印機使用噴墨打印頭,像液體光致聚合物或液體粘合劑的液滴分層制造零件。現在,3D打印包括任何類型的小型AM系統,成本相對較低,使用簡單,可以在辦公環境中操作。
雖然建模和原型設計仍然是流行的生產制造方式,但3D打印機為生產應用提供了巨大的潛力。AM的應用包括消費電子產品,汽車和航空航天零件,牙科和醫療零件,珠寶,鞋類甚至建筑模型。
根據MarketsandMarkets和Freedonia Group的報告,3D打印行業將在未來幾年內實現巨大增長。到2020年,該行業將達到84億美元,復合年增長率為23%。
促進3D打印行業增長的因素包括技術進步,上市時間縮短,專利到期以及政府的大量投資。此外,該行業將運用更多材料,如聚合物,金屬和合金,陶瓷,沙子甚至生物活體組織。
My3DP打印機
例如,由Puget技術公司推出的臺式機里最先進且價格實惠的My3DP打印機系列具有高度的設計先進性、生態化和前瞻性。與市場上的其他設備相比,My3DP打印機系列使用簡單,空間占用小,使用效率高。其功能亮點如下:
·最先進的打印頭技術可減少堵塞和減小清潔周期的頻率
·最精巧的設計意味著設備在單位或家中節約空間
·由直接運行和完全集成的軟件包驅動,在市場上獨一無二
·與傳統的3-D打印機相比,使用更少的能源
·使用可回收塑料,最大限度地提高效率,減少對環境的影響
·除了公司的專業人員之外,還有一個充滿活力和熱情的用戶社區作為儲備力量
·定價比目前市面上的3D打印機更容易進入更廣闊的市場
增材制造的主要用途是什么?
三個細分市場構成了AM技術的主要用途。最大的是消費產品和電子產品(包括手持設備),其次是汽車,最后是醫療和牙科行業。
最成功的醫療應用實例之一是使用AM制造用于耳內助聽器的外殼。該醫療器械體積小,形狀復雜,價值高。沒有兩只耳朵的耳道形狀和大小是相同的,因此為每種助聽器生產模具的傳統方法耗時,昂貴且容易出錯。
AM技術的使用使定制產品在許多方面都具有優越性。牙科市場現在開始跟隨助聽器市場采用AM技術。在這一行業,精密個性化牙冠和牙橋的需求量很大,傳統上由高技能技術人員精心制造,適用AM技術。僅美國市場上的假牙估計每年就達101億美元。
Leno和他的3D掃描儀
Jay Leno的車庫使用激光掃描和3D打印來生產傳統的汽車和摩托車零件。Leno表示,與傳統方法相比,它可以節省時間和金錢,用于為他的老式車輛重建稀有零件。
“阿凡達”導演詹姆斯·卡梅隆使用3D打印來幫助他創作一些作品。卡梅倫預測,有一天,這項技術將用于在火星上打印零件和產品,而不是從地球上把他們運送出來。
最后,增材制造的未來如何。
航空航天,國防,醫藥,牙科和其他行業的公司正在將AM系統應用于生產高質量的零件和產品。AM技術正在取得令人矚目的進步,機器和材料得到顯著改進,擴大了許多工業領域的應用范圍。
無論是否進入了核心,3D打印機都有許多潛在的未來應用領域。庫存備件可能已成為過去。隨著資源枯竭,我們的“拋棄”社會將過渡到“任何可能的修復”社會。有問題的貨物將被帶到當地的工廠,在那里必要的備件將在線調用并被打印出來。
美國宇航局在零重力下測試了一臺3D打印機,旨在開發在太空任務期間生產替換零件的可能。同樣,美國陸軍也正在研究AM系統在戰場上生成車輛部件的能力。如果能有合適的材料可以通過增材制造生產,并制定確保質量和一致性的測試標準,諾斯羅普·格魯曼公司可以為其軍用飛機項目確定生產1,400個零件。
器官打印(也被稱為生物清洗)是另一種可能的應用,在未來的應用中,人體的替代部分是3D打印的,使用一種沉積過程,提供多層可生物降解的支架材料和活細胞。奧沃公司希望能為移植病人打印完整的器官,如心臟和腎臟。2009年12月,Invetech向Organovo交付了一款3D生物打印機。Organovo正致力于打印功能性血管和動脈。(文章來源于網絡)
維生物打印機(左圖)和一次打印出的一層血管(右圖)