Аддитивные технологии

Что такое аддитивные технологии

Аддитивные технологии – это ряд технологий, позволяющих послойно изготавливать физические объекты из широкого ряда конструкционных материалов.

При аддитивном характере производства сокращается время цикла, прямые затраты живого труда и затрат на оборудование для производства того количества товара, которое будет потреблено в месте производства.

Технологические процессы 3D печати позволят производителю предоставлять заказчику не только разнообразные варианты форм, размеров и цветов, но и предлагать продукцию с более высокими характеристиками.

Экономические успехи новой технологии связаны с потрясающей гибкостью, кардинально, до 50 раз и более сокращающей время реакции при производстве «под заказ», с резким сокращением затрат на сборку, что уменьшает не только косвенные, но и прямые затраты.

Аддитивные технологии не только позволяют производить товары по индивидуальным заказам, но и наделять их уникальными, индивидуально определенными свойствами. Поскольку в аддитивных технологиях каждый экземпляр изделия изготавливается отдельно от остальных, его легко модифицировать, изменить фактуру, цвет, форму и другие свойства по пожеланиям конкретного заказчика.

В первую очередь новые продукты, изготовленные в соответствие с пожеланиями заказчика, появятся там, где ценностью продукта является его индивидуальность, например, в медицине (заушные слуховые аппараты, оснастка для зуботехнических лабораторий, экзо- и эндо протезы).

Короткие сроки производства позволяют отказаться от больших товарных запасов продукции, быстро реагировать на изменение спроса и производить продукции ровно столько, сколько нужно для удовлетворения реального спроса. Хорошая масштабируемость аддитивных технологий предоставляет широкий выбор мест производства и позволяет плавно наращивать мощности.

Производство там, где есть свободные мощности, дешевле электроэнергия и расходные материалы (раньше – где дешевле труд). Размещать 3D печать можно где угодно – на существующих заводах, кораблях, спутниках, грузовиках, и т.д.

3D принтеры могут работать параллельно и непрерывно в режиме 24/7, десятки принтеров могут при необходимости печатать одинаковую продукцию. Автоматизация и роботизация совместной работы десятков и сотен 3D принтеров позволит добиться коротких сроков производства, высокой гибкости и рентабельности при производстве мелких или средних серий изделий. При этом переналадка оборудования для перехода на выпуск другой продукции практически отсутствует.

Для чего это нужно

Устранение ограничений

Убрать конструкторские и технологические ограничения (накладываемые традиционной технологией), делать детали сколь угодно геометрически сложными и полыми, применять принципы проектирования «по потокам сил»/оптимизации топологии деталей и бионического дизайна (использование элементов и «идей» живой природы в проектировании сложных технических устройств и конструкций) без операций сборки, позволяет значительно, на 60% и более, снизить массу силового каркаса сложных технических устройств с одновременным улучшением прочностных характеристик.

Оптимизация производства

Наладить производство с потрясающей гибкостью, с сокращением до 50 и более раз времени реакции при изготовлении «под заказ» и товарно-материальных запасов при изготовлении «под наличие», с резким сокращением затрат на сборку, что уменьшает не только косвенные, но и прямые затраты. В результате общие затраты на аддитивное производство продукции могут быть меньше, чем с использованием традиционных процессов.

Внедрение новых материалов

Разрабатывать и применять новые материалы, недоступные ранее. Новые материалы для 3D печати позволяют использовать традиционные материалы нетрадиционным образом (послойной «укладкой» либо струйным «напылением» основного, вспомогательного материала и/или связующего вещества), или дополнительно еще и сочетают в одном материале качества различных традиционных материалов.

Что даст внедрение 3D технологий

• устранение технологических ограничений при разработке новых изделий за счет замены технологий (до 30%);
• обеспечение снижения массы деталей (до 60%) за счет использование принципов проектирования «по потокам сил»;
• сокращение циклов подготовки производства (в 10-50 раз);
• устранение дефицита высококвалифицированных рабочих кадров в области механообработки и сборки;
• обеспечение высокой рентабельности мелкосерийного выпуска продукции по индивидуальным заказам;
• отказ от вспомогательных производственных материалов;
• отказ от парка механообрабатывающего оборудования, энерготехнологического оборудования (печи, автоклавы, вакуум-формовочные машины и т.п.);
• сокращение отходов производства.

Аддитивные технологии в машиностроении

Машиностроение сегодня является одним из самых крупных заказчиков аддитивных технологий, потому, как традиционные процессы проектирования, производства и логистики уже практически исчерпали свой потенциал. Инновационные подходы предлагают неожиданные решения в плане проектирования, использования принципиально новых материалов, высокой гибкости и скорости бизнес- и технологических процессов, безопасности, компактизации производства, кадровой эволюции:

• устранение технологических ограничений при разработке новых изделий за счет замены технологий (до 30%);
• обеспечение снижения массы деталей (до 60%) за счет использование принципов проектирования «по потокам сил»;
• сокращение циклов подготовки производства (в 10-50 раз);
• устранение дефицита высококвалифицированных рабочих кадров в области механообработки и сборки;
• обеспечение высокой рентабельности мелкосерийного выпуска продукции по индивидуальным заказам;
• отказ от вспомогательных производственных материалов;
• отказ от парка механообрабатывающего оборудования, энерготехнологического оборудования (печи, автоклавы, вакуум-формовочные машины и т.п.);
• сокращение отходов производства;
• сокращение складских и производственные площадей в 3-5 раз.

Что это даст

Применение аддитивных технологий позволит предприятию поднять уровень разработки и производства, сократить сроки и стоимость, что позволит выпускать конкурентоспособную продукцию высочайшего качества в кратчайшие сроки с соблюдением принятых в отрасли темпов прироста производства. После выполнения проекта интеграции предприятие получит текущую оценку состояния цифровизации своих бизнес-процессов и производства, а также будет иметь представление о целесообразности внедрения аддитивных технологий в имеющиеся технологические процессы. Мы подберем для вас как проверенные временем, так и молодые, но чрезвычайно перспективные технологии, которые в кратчайшие сроки позволят решить поставленные руководством предприятия задачи. Если в результате выполнения проекта мы сможем продолжить интеграцию (осуществить внедрение) оборудованием и программным обеспечением из нашего портфеля предложений - заказчику будут предложены наши решения “под ключ”. Если спектр предлагаемых нами решений не сможет удовлетворить выполнение проекта в соответствии с его результатами - мы порекомендуем локальных компаний-лидеров соответствующих технологий.

Аддитивные технологии в медицине и стоматологии

Аддитивные технологии для медицинского и стоматологического применения используются преимущественно для индивидуальной работы с пациентами клиник, сокращая сроки и стоимость изготовления продукции, минимизируя неудобства клиентов в дооперационный период, а также получении протезов и оттисков на этапе планирования на основе компьютерной, магнитно-резонансной томографий и 3D сканирования. Аддитивные технологии используются для:

• планирования хирургических операций (3D печать костей, органов, системы нервов и сосудов мозга и пр.);
• воспроизведения внутренних органов и частей тел для проведения обучения врачей и студентов ВУЗов;
• челюстно-лицевого, зубного и эндопротезирования;
• изготовления приборов и контейнеров с возможностью автоклавирования;
• производства оснастки (мастер-моделей) для технологий литья;
• персонализации производства заушных слуховых аппаратов, примерочных виниров, ортодонтических элайнеров, капп и т.п.

Применение аддитивных технологий позволит:

• сократить циклы дооперационной диагностики (в 10-20 раз) минимизируя риск врачебной ошибки;
• быстро и наименее затратно получать высоко реалистичные модели органов и частей человека и животных для анатомических исследований;
• обеспечить высокую рентабельность мелкосерийного выпуска качественной медицинской продукции по индивидуальным заказам за счет сокращения производственного цикла (в 10 и более раз);
• отказаться от высококвалифицированных мастеров по изготовлению пресс-форм, подгонке корпусов и поэтапной ручной обработки;
• отказаться от вспомогательных производственных материалов;
• сократить складские и производственные площади в 3-5 раз.

Что это даст

После выполнения проекта интеграции медицинское учреждение или зуботехническая лаборатория получит текущую оценку состояния цифровизации своей деятельности и производства, а также будет иметь представление о целесообразности внедрения аддитивных технологий в имеющиеся процессы. Мы подберем для вас как проверенные временем, так и молодые, но чрезвычайно перспективные технологии, которые в кратчайшие сроки позволят решить поставленные руководством задачи. Если в результате выполнения проекта мы сможем продолжить интеграцию (осуществить внедрение) оборудованием и программным обеспечением из нашего портфеля предложений - заказчику будут предложены наши решения “под ключ”. Если спектр предлагаемых нами решений не сможет удовлетворить выполнение проекта в соответствии с его результатами - мы порекомендуем локальных компаний-лидеров соответствующих технологий.

В других отраслях

Технологии 3D печати привносят ощутимый вклад в строительную отрасль, позволяя:

• устранить технологические ограничения при разработке новых конструкций зданий за счет замены технологий (до 100%);
• сократить циклы строительства в 10 и более раз;
• сократить стоимость проектов на 40% и более;
• сократить количество рабочих кадров, ручной труд и человеческую ошибку;
• использовать распространенные строительные материалы, а также разрабатывать и использовать новые под индивидуальные заказы;
• отказаться от вспомогательных строительных материалов и инструмента;
• обеспечить высокую рентабельности индивидуальных заказов;
• сократить отходы производства и брак;
• сократить затраты на транспортировку материалов, погрузо-разгрузочные работы, работу спецтехники в 3 и более раз

Что это даст

Применение строительных технологий 3D печати дает возможность уже сейчас опытным и молодым строительным организациям получить преимущества по всем ключевым критериям возведения зданий: времени, стоимости, сложности, кадров, ошибок, брака, логистики и т.п. После выполнения проекта интеграции строительная организация получит текущую оценку состояния цифровизации своих бизнес-процессов и производства, а также будет иметь представление о целесообразности внедрения аддитивных технологий в имеющиеся технологические процессы. Мы подберем для вас как проверенные временем, так и молодые, но чрезвычайно перспективные технологии, которые в кратчайшие сроки позволят решить поставленные руководством предприятия задачи. Если в результате выполнения проекта мы сможем продолжить интеграцию (осуществить внедрение) оборудованием и программным обеспечением из нашего портфеля предложений - заказчику будут предложены наши решения “под ключ”. Если спектр предлагаемых нами решений не сможет удовлетворить выполнение проекта в соответствии с его результатами - мы порекомендуем локальных компаний-лидеров соответствующих технологий.

Устанавливаемое оборудование

Мы устанавливаем оборудование, работающее по технологиям PolyJet, FDM, CCF, SLM, SLS, LMD/DMD, 3DMP/WAAM, BJ, и другое.

Их основные преимущества:

Полимерные материалы

Термопласты

Широко используемые в промышленности термопласты: ABS пластик и различные смеси на его основе, поликарбонат и различные смеси на его основе, полиамид/нейлон (включая угленаполненные смеси), полиэфиримид (PEI/ULTEM), полифенилсульфон (PPSF), полиэфирэфиркетон (PEEK), полиэфиркетонкетон (PEKK) позволяют создавать:

• высокопрочную производственную оснастку и конечные изделия, способные работать в экстремальных климатических условиях, щелочах, кислотах, маслах, СОЖ и т.п.;
• изделия с длительным сроком эксплуатации ввиду практически полного отсутствия деградации материалов;
• высоконагруженные изделия с низким коэффициентом теплового расширения для замены металлических деталей в ряде технологических применений;
• биологически совместимые хирургические шаблоны;
• выжигаемую оснастку для литья по газифицируемым моделям.

Реактопласты (фотополимеры)

Наличие широкого спектра свойств, присущих материалам PolyJet, позволяет создавать:

• высокореалистичные прототипы, обеспечивающие точное представление будущего продукта;
• эргономичную оснастку, упрощающую производство;
• конечные изделия;
• биологически совместимые хирургические шаблоны и другие детали.

Доступны материалы с различными свойствами: от эластичных до жестких, от нейтральных до ярких, от прозрачных до непрозрачных, и от стандартных до биосовместимых.

Металлические материалы

Порошки инструментальных сталей

Используется преимущественно для изготовления производственной оснастки и инструмента. Хорошо известна их высокая твердость, износоустойчивость и сопротивление деформациям, а также способность держать режущую кромку инструмента при повышенных рабочих температурах.

Порошки мартенситностареющих сталей

Благодаря высокой закалке и износостойкости сталь хорошо подходит для изготовления оснастки для литья под давлением пластмасс, литья под давлением легких металлических сплавов, штамповки и экструзионного прессования, а также для изготовления различных высоконагруженных деталей для автоспорта, авиакосмической промышленности, например, деталей фюзеляжа самолетов.

Порошки нержавеющих сталей

Нержавеющая сталь отличается от углеродистой содержанием хрома, доля которого по массе обычно превышает 10,5%. Нержавеющая сталь не подвержена коррозии, как обычная сталь.

Порошки никелевых сплавов

Сплавы на основе никеля сочетают в себе одновременно такие характеристики, как высокая прочность на растяжение и ползучесть, а также коррозионную и термическую стойкость.

Порошки кобальт-хромовых сплавов

Обладают высокой твердостью, превосходной коррозионной стойкостью, немагнитным поведением и хорошей биосовместимостью. Материалы широко используются для изготовления хирургических имплантатов тазобедренных или коленных суставов, зубных протезов, деталей двигателей, ветровых турбин, множества других промышленных объектов, а также для изготовления ювелирных изделий.

Порошки титана

Отличная прочность и ударная вязкость в сочетании с коррозионной стойкостью, низким удельным весом и биосовместимостью делают его идеальным для многих высокопроизводительных инженерных применений в аэрокосмической промышленности и автоспорте, а также для производства биомедицинских имплантатов.

Металлическая проволока

Значительно более низкая стоимость проволоки, а также более высокая скорость построения процесса наплавки проволокой по сравнению с порошками для SLM/DLMS/DED технологий. Микроструктура металла после наплавки близка к структуре «сырого» материала с полным отсутствием пористости. Используется более 100 видов стандартной и повсеместно используемой проволоки для популярной MIG/MAG сварки!

Металлополимерные композиции

Металлополимерные композиции для MIM-технологий широко используются в машиностроении и приборостроении, имеют невысокую стоимость и высокие эксплуатационные качества. Потенциал использования в серийной 3D-печати - более 200 материалов!

Песчанополимерные композиции

В металлургии для изготовления литьевых форм и стержней используется силикатный песок совместно со связующим веществом и катализатором процесса. Часто применяется для изготовления литьевых форм в машиностроении при производстве деталей турбин, крыльчаток насосов, коллекторов, пресс-форм, различных корпусов, кожухов и других изделий.

Силикатный песок является одним из самых распространенных сортов песка в мире и получен из кристаллов кварца. Фурановое связующее представляет собой типичное связующее, не требующее обжига, которое является основой в традиционных применениях для песчаных отливок, поэтому для использования этого связующего материала не требуется никаких изменений в литейном производстве.