Станет ли 3D-печать основой производства будущего

Трехмерная печать предлагает альтернативу традиционным методам производства, таким как литье, штамповка и ковка; 3D-печать значительно ускоряет разработку прототипов и мелкосерийное производство. Технология используется для печати автомобилей, самолетов и ракет. Эксперты предлагают устойчивое развитие 3D-печати, но отмечают, что технология является точной и не может заменить традиционные методы производства.

Что такое 3D-печать

3D-печать или технология изготовления ортопедических конструкций — это процесс создания трехмерных компьютерных файлов с помощью трех элементов: специальных принтеров, материалов и программного обеспечения.

В принципе, 3D-печать противоположна использованию станков с числовым программным управлением, на которых обрабатываются детали; при 3D-печати отходы минимальны, так как изделие формируется с помощью матрасов, имеющих определенное количество материала.

3D-печать используется для создания оригинального производства и моделирования изделия, а также для сокращения времени производства изделия на рынок . В долгосрочной перспективе эта технология снижает производственные затраты и позволяет создавать изделия в более короткие сроки по более привлекательным ценам. Спрос на 3D-печать растет в аэрокосмической, оборонной, медицинской и автомобильной промышленности.

Как развивался рынок 3D-печати

Революция в трехмерной печати произошла в 1984 году, когда американский ученый Чарльз У. Халл изобрел стереолитографию, которую он описал как «машину для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии». Изобретатель основал компанию 3D Systems (США), специализирующуюся на лазерной стереолитографии (SLA).

В 1989 году была основана компания Stratasys (США), которая продала свой первый продукт 3D Modler в апреле 1992 года. Первый в мире лазерный станок (SLS) был создан недавно основанной компанией DTM в 1992 году.

В 2005 году доктор Адриан Бойер представил инициативу Reproduction Rapid Prototype Protaper — самовоспроизводящийся механизм для быстрого создания прототипов; REPRAP предвидел создание 3D-принтеров, которые будут печатать аксессуары и создавать собственные копии. Инициатива подразумевала общедоступность устройств и технологий: в 2008 году в программе был представлен 3D-принтер Darvin.

Как собрать собственный 3D-принтер (видео)

3D-печать золотом (видео)

Презентация первого в мире автомобиля, напечатанного на 3D-принтере (видео)

Принтер 3d 44 печатает автомобиль Strati менее чем за час (видео)

Корпорация Airbus представляет трехмерные беспилотники на Берлинском авиасалоне (видео)

По оценкам экспертов и рынков, объем глобального рынка 3-D печати увеличится с USD 9,9 млрд в 2018 году до USD 34,8 млрд к 2024 году (CAGR 23,25%).

Объем мирового рынка 3D-печать, 2018-2024 гг.

* 2019-2024- CAGR 23. 25% провизия

Факторами роста рынка аналитики назвали:

• Простота разработки отдельных продуктов,
• Снижение производственных затрат,
• государственные инвестиции в проекты 3D-печати,
• разработка новых материалов для 3D-печати.

Глобальный объем 3D-печати (оборудование, материалы, программное обеспечение и услуги) в 2019 году достигнет USD 13,8 млрд, увеличившись на 21,2% по сравнению с 2018 годом; согласно отчету IDC, к 2022 году он рынка достигнет 22,7 млрд долларов США (CAGR 19,1% в течение прогнозного периода).Две трети расходов в 2019 году придется на 3D-принтеры и материалы (5,3 млрд долларов США и 4,2 млрд долларов США соответственно). Расходы на обслуживание составят 3,8 млрд долларов США. Материалы и программное обеспечение будут расти быстрее остальных (20,3% и 17,1% соответственно).

Глобальные расходы на 3D-печать, 2018-2022 гг.

* 2019-2022-Провизии, CAGR 19,1%.

Источник: IDC, 2019 год.

Крупнейшими секторами для 3D-печати в 2019 году являются отдельное строительство (более половины расходов) и здравоохранение (на сумму 1,8 млрд долларов США), обучение (1,2 млрд долларов США) и профессиональные услуги (898 млн долларов США). Потребители. рынок Представляет 5% расходов (647 млн долларов США).

Ведущие отрасли в 2019 году по расходам на 3D-печать

Источник: IDC, 2019 год.

Прототипы новых продуктов, запасные части и аксессуары (43% глобальных затрат в 2019 году) являются основными вариантами использования в отрасли. Ведущие мировые игроки. рынке -Stratasys, 3D Systems, EOS, Exone, EnvisionTec, Arcam, Exone и Realisation.

Больше всего на технологии 3D-печати в 2019 году потратят компании США (около 5 млрд долларов США), Западной Европы (3,6 млрд долларов США) и Китая (2 млрд долларов США). Россия. рынок Технологии протезирования будут расти на 20% в год; в конце 2018 года объем рынка достиг 6 млрд рублей (или средневзвешенный курс 62,7 рубля в пересчете на 2018 год).

Расходы на 3D-печать в 2019 году, по регионам мира.

* Эквивалент ЦБ РФ 66,78 в 22,08.

Источник: IDC, MISIS, 2019.

Некоторые страны создали центры повышения квалификации и национальные программы для поддержки отрасли. Например, в Великобритании принята Национальная стратегия производства протезов на 2018 — 2025 годы, в Сингапуре создан Национальный инновационный комплекс протезирования (NAMIC) и Национальный центр 3D-печати, а в США созданы государственные и частные партнерства. Кроме того, в октябре 2018 года США приняли стратегию национального лидерства в передовом производстве, включая раздел 3D-печати. В России есть центр передового опыта в области технологий протезирования; центры трехмерной печати также созданы в университетах и исследовательских институтах по всему миру.

Американцы напечатают ракету

Проекты трехмерной печати реализуются во многих областях промышленности. Они используются для печати элементов самолетов и железных дорог. В США, возможно, самой большой проблемой является печать космических ракет. Частная компания Relativity Space намерена реализовать этот проект; трехмерные ракеты могут летать в космосе уже к 2020 году. Relosticspace будет использовать трехмерный принтер Stargate размером со здание.

В 2018 году компания подписала соглашение с Космическим центром NASA в Стеннисе (NASA SSC) о 20-летнем сотрудничестве; NASA предоставит испытательный полигон площадью 25 акров с возможностью увеличения до 250 акров.

25 акров предоставят место для четырех испытательных комплексов двигателей для ракет Terran. Ежегодно на этом участке будет создаваться от 12 до 24 ракет Terran. Каждая из них имеет полезную нагрузку 1, 250 кг и время печати 60 дней; к 2021 году компания создаст коммерческий запуск, а в долгосрочной перспективе будет строить ракеты прямо на Марс.

Инженеры планируют напечатать ракету за 60 дней (видео)

Первые 3D-печатные компоненты, видимые пассажирам, скоро полетят с самолетом Finnair Корпорация Airbus создала мелкосерийное производство, которое будет использовано для строительства ракеты для первого полета на Марс. Airbus и раньше использовал трехмерные комплектующие, но они выглядели непривлекательно и использовались там, где пассажиры не могли их видеть.

Совместно с бельгийской компанией Airbus устранил недостатки трехмерной модели. Например, панели кабины пилота напечатаны из органически чистого материала. Они на 15% легче литых и производятся быстрее. Эти панели будут установлены на самолеты A320 компании Finnair.

Airbus преобразует производство компонентов с помощью 3D-печати (видео)

Deutsche Bahn, немецкая железнодорожная компания, напечатала более 6 000 высокоскоростных поездов. Компания напечатала трехмерные крючки для одежды, рамки для головных цветов и слепые таблички со шрифтом Брайля. Недавно компания напечатала информационные настольные лампы на вагонах поезда. От разработки дизайна до производства комплектующих прошел один месяц. Напечатанные аксессуары на 80% дешевле, чем литые компоненты. Два три компонента изготовлены из пластика, остальные — из металла.

Как Deutsche Bahn использует 3D-печать (видео)

В апреле 2018 года ВВС США в 60-й раз сертифицировали принтер Stratasys F900 для использования в техническом обслуживании. Это первый принтер, одобренный для использования ВВС США.

Оборудование сокращает время, необходимое для производства и получения крупных пластиковых компонентов. Из-за жестких требований и обучения персонала установка принтера длилась восемь месяцев. Первый проект будет реализован в августе 2019 года.

Печатные аксессуары для туалетов самолетов.

Авиабаза Тревис, 2019 год.

В России тестируют 3D-принтеры

В июле 2019 года стало известно, что первый российский 3D-принтер ML-6 для печати металлических изделий на матрасах, разработанный на лазерном и оборудовании, будет протестирован в Воронеже. Оборудование было позаимствовано у центра Cat (CAT). Cat работает с технологиями и пытается выполнять заказы, используя различное сырье для печати. Наблюдения Кота помогают усовершенствовать ML-6.

ML6 — российский промышленный 3D-принтер (видео)

В недалеком будущем 3D-печать станет активной развиваться В недалеком будущем 3D-печать будет активно развиваться. Появятся новые методы печати. Например, группа исследователей с факультета машиностроения Техасского университета в Далласе изобрела метод идентифицированного импульса L-PED. Ученые наблюдали за микростальным металлом во время процесса печати и обнаружили, что L-PED улучшает механические и электрические свойства 3D-печати чистых кристаллических металлов.

Появляются новые материалы. Например, за последние пять лет их список удвоился. Используются смолы, нержавеющая сталь, золото, серебро и титановая керамика. Аналитики не исключают, что к 2021 году металлы будут печатать чаще, чем термопластики. Тенденция уже началась: печать металлом в трех измерениях выросла с 28% до 36% в период с 2017 по 2018 год, в то время как использование пластика снизилось с 88% до 65%.

Нет.

В 2019 году был выпущен металлический принтер, который печатает 30x30x30 см. В результате появилась возможность создавать крупные объекты по частям, а не собирать их из мелких деталей.

Трехмерная печать подходит для быстрого создания прототипов и мелкосерийного производства. Однако полное использование этой технологии пока не маячит на горизонте, говорится в отчете Sculpteo. рынка 3D Printing утверждает, что 80% респондентов из сферы высоких технологий используют трехмерную печать только для создания прототипов, а 47% — для ускорения производства продукции. Трехмерная печать не может полностью заменить традиционные методы производства из-за своей высокой стоимости. Для массового производства лучше подходят другие технологии, такие литье, герметизация, ковка и т.д. < pan> Металлический принтер 2019 года выпуска печатал отпечатки размером 30x30x30 см. В результате появилась возможность создавать большие объекты по частям, а не собирать из мелких деталей.