หนึ่งในเครื่องประกอบของเทคโนโลยีสารเติมแต่ง เทคโนโลยีสารเติมแต่งในวิศวกรรมเครื่องกล: อุตสาหกรรมการขนส่ง

การผลิตแบบดิจิทัลโดยใช้วิธีเติมแต่งประกอบด้วยการสร้างวัตถุที่มีความซับซ้อนทีละชั้น เทคโนโลยีสารเติมแต่งมีความแตกต่างโดยพื้นฐานจากเทคโนโลยีที่ใช้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ความแตกต่างที่สำคัญของพวกเขาคือพวกเขาจะไม่ถูกลบ เช่น วิธีการประมวลผล CNC แต่เป็นแบบรวม กล่าวอีกนัยหนึ่งคือผลิตภัณฑ์ถูกประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนที่ทำจากผงแป้ง เมื่อเทียบกับการหล่อ การปั๊ม หรือการตัดเฉือน CNC เทคโนโลยีนี้ช่วยเพิ่มผลผลิตได้ถึง 30 เท่า แต่ที่สำคัญที่สุดคือทำให้ได้ชิ้นส่วนที่ไม่สามารถสร้างด้วยวิธีการแบบดั้งเดิมได้

เทคโนโลยีสารเติมแต่ง 3D ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ช่วยให้คุณสร้างแบบจำลองที่มีรูปร่างและขนาดใดก็ได้ เนื่องจากกระบวนการสังเคราะห์แบบชั้นต่อชั้นจะเกิดขึ้นทีละชั้น วิธีการผลิตนี้ใช้วิธีการเช่นการสร้างต้นแบบ สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างไม่ใช่วัตถุสำเร็จรูปที่สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ แต่เป็นต้นแบบซึ่งช่วยให้คุณสามารถประเมินความสามารถและลักษณะของแบบจำลอง ข้อมูลภายนอก ฯลฯ

สามารถนำเสนอต้นแบบให้กับลูกค้าและใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการตลาด ตัวอย่างเช่น งานแสดงรถยนต์มักใช้โมเดลต้นแบบอย่างรวดเร็วเพื่อนำเสนอต่อผู้มีโอกาสเป็นลูกค้า เทคโนโลยีนี้ทำให้สามารถผลิตต้นแบบได้อย่างรวดเร็ว และที่สำคัญที่สุดคือราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับวิธีการผลิตมาตรฐาน

เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเพื่อลดต้นทุนการออกแบบโดยการระบุข้อผิดพลาดที่เป็นไปได้ในช่วงแรกของการออกแบบ นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ช่วยลดเวลาในการนำสินค้าเข้าสู่ตลาดด้วยการเสริมสร้างความสัมพันธ์ระหว่างลูกค้าและนักออกแบบ มันเกือบจะกำจัดขั้นตอนการผลิตต้นแบบที่ลำบากและยาวนานออกไปได้เกือบทั้งหมด

ประวัติการพัฒนาและขอบเขตของเทคโนโลยีสารเติมแต่ง 3 มิติ

หลายคนคิดว่าการพิมพ์ 3 มิติเป็นสิ่งประดิษฐ์ของศตวรรษที่ 21 แต่เทคนิคการพิมพ์แบบเติมเนื้อวัสดุมีมาตั้งแต่ปี 1980 และพ่อของเธอถือเป็น Ch. Hull - ชายผู้ออกแบบเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Stereolithographic เครื่องแรกที่ใช้เทคโนโลยี SLA ในไม่ช้า วิศวกรอีกคน S. Kramp ก็สามารถออกแบบและสร้างเครื่องพิมพ์ FDM ได้ และแม้ว่าเทคโนโลยีการพิมพ์เหล่านี้จะแตกต่างกันเล็กน้อย แต่ก็รวมเป็นหนึ่งด้วยหลักการเดียว - การเติบโตของแบบจำลองสามมิติทีละชั้น ในตอนท้ายของยุค 90 เทคโนโลยีทั้งสองเริ่มใช้ในอุตสาหกรรม หลังจากนั้นไม่นาน นักเรียนสองคนของสถาบันแมสซาชูเซตส์ได้มีการนำเทคโนโลยี 3 มิติมาใช้ในเครื่องพิมพ์เดสก์ท็อป และในปัจจุบันเทคโนโลยีสารเติมแต่ง เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลอง 3 มิติถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ไม่เพียงแต่ในการผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในชีวิตประจำวันด้วย

บน ช่วงเวลานี้เทคโนโลยีการผลิตแบบดิจิทัลสมัยใหม่ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้าง สถาปัตยกรรม การแพทย์ อวกาศ วิศวกรรมเครื่องกล และกิจกรรมด้านอื่นๆ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีสารเติมแต่งในวิศวกรรมเครื่องกลทำให้สามารถสร้างต้นแบบแบบจำลองคุณภาพสูงที่ช่วยในการศึกษาลักษณะเฉพาะทั้งหมดของผลิตภัณฑ์หรือหน่วยในอนาคต ในการสร้างต้นแบบ วิธีการพิมพ์แบบ Stereolithographic AF ที่ใช้บ่อยที่สุด ซึ่งชั้นของโพลิเมอร์เหลวจะแข็งตัวโดยใช้เลเซอร์ เทคนิคนี้ช่วยให้ได้ต้นแบบของวัตถุที่ซับซ้อนที่สุดซึ่งมีองค์ประกอบขนาดเล็กจำนวนมาก รวมถึงรูปทรงที่ไม่ได้มาตรฐาน

การใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งในการผลิตแบบดิจิทัลช่วยแก้ปัญหาอะไรได้บ้าง

ระบบควบคุมการผลิตแบบดิจิทัลด้วยคอมพิวเตอร์แบบรวมประกอบด้วยการใช้แบบจำลองเชิงตัวเลข การแสดงภาพสามมิติ (3D) การวิเคราะห์ทางวิศวกรรม และเครื่องมือการทำงานร่วมกันที่ออกแบบมาเพื่อพัฒนาการออกแบบผลิตภัณฑ์และกระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิต

การออกแบบการผลิตแบบดิจิทัลเป็นแนวคิดของการเตรียมเทคโนโลยีของการผลิตในสภาพแวดล้อมเสมือนหนึ่งเดียวโดยใช้เครื่องมือสำหรับการวางแผน การตรวจสอบ และการจำลองกระบวนการผลิต อันดับแรก เทคโนโลยีการผลิตแบบดิจิทัลเป็นกระบวนการแปลการออกแบบดิจิทัลให้เป็นวัตถุจริง

การใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งช่วยแก้ปัญหาดังกล่าวของอุตสาหกรรมดิจิทัล เช่น ความทันสมัยและระบบอัตโนมัติของที่มีอยู่และการออกแบบอุตสาหกรรมการสร้างเครื่องจักรใหม่ที่มีประสิทธิภาพสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ อุปกรณ์และระบบ ตลอดจนการผลิตและกระบวนการทางเทคโนโลยีโดยใช้ ระบบอัตโนมัติการเตรียมเทคโนโลยีการผลิต

ประเทศชั้นนำของโลกมีส่วนร่วมในการแข่งขัน 3D อย่างแข็งขัน ตัวอย่างเช่น ในปี 2012 National Innovation Institute for Additive Manufacturing (NAMII) ได้เปิดทำการที่เมืองยังสตัน รัฐโอไฮโอ ซึ่งเป็นศูนย์แห่งแรกจากทั้งหมด 15 แห่งสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่งที่ถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา ลานจอดเครื่องจักรของสถาบันมีเครื่องจักรเพิ่มคุณภาพอยู่แล้ว 10 เครื่อง โดยสามเครื่องเป็นเครื่องที่ทันสมัยสำหรับการสร้างชิ้นส่วนโลหะ

คำศัพท์และการจำแนกประเภท

สาระสำคัญของเทคโนโลยีสารเติมแต่งคือการรวมวัสดุเพื่อสร้างวัตถุจากข้อมูลแบบจำลอง 3 มิติทีละชั้น สิ่งนี้แตกต่างจากเทคโนโลยีการผลิตแบบหักลบทั่วไป ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการเชิงกล - การกำจัดสารออกจากชิ้นงาน

เทคโนโลยีสารเติมแต่งจัดอยู่ในประเภท:

• ตามวัสดุที่ใช้ (ของเหลว, มวล, โพลิเมอร์, ผงโลหะ);
• โดยการปรากฏตัวของเลเซอร์
• ตามวิธีการยึดชั้นการก่อสร้าง (การสัมผัสความร้อน, การฉายรังสีอัลตราไวโอเลตหรือ แสงที่มองเห็น, องค์ประกอบที่มีผลผูกพัน);
• ตามวิธีการสร้างชั้น

มีสองวิธีในการสร้างเลเยอร์ ประการแรกคือวัสดุผงจะถูกเทลงบนแท่นเป็นครั้งแรกโดยกระจายด้วยลูกกลิ้งหรือมีดเพื่อสร้างชั้นของวัสดุที่มีความหนาเท่ากัน มีการประมวลผลแบบเลือกของผงด้วยเลเซอร์หรือวิธีอื่นในการเชื่อมต่ออนุภาคผง (การหลอมหรือการติดกาว) ตามส่วนปัจจุบันของแบบจำลอง CAD ระนาบของการก่อสร้างไม่เปลี่ยนแปลง และส่วนหนึ่งของผงแป้งยังคงไม่ถูกแตะต้อง วิธีนี้เรียกว่าการสังเคราะห์แบบเลือกเช่นเดียวกับการเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือก หากเครื่องมือเชื่อมเป็นเลเซอร์ วิธีที่สองประกอบด้วยการสะสมโดยตรงของวัสดุที่จุดจ่ายพลังงาน

องค์กรมาตรฐานอุตสาหกรรม ASTM แบ่งเทคโนโลยีสารเติมแต่ง 3 มิติออกเป็น 7 ประเภท

1. การอัดขึ้นรูปวัสดุ วัสดุที่มีลักษณะคล้ายแป้งซึ่งเป็นส่วนผสมของสารยึดเกาะและผงโลหะจะถูกป้อนไปยังจุดก่อสร้างผ่านเครื่องอัดรีดที่ให้ความร้อน แบบจำลองดิบที่สร้างขึ้นจะถูกวางไว้ในเตาอบเพื่อขจัดสารยึดเกาะและเผาผง เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในเทคโนโลยีดั้งเดิม เทคโนโลยีสารเติมแต่งนี้ถูกนำมาใช้ภายใต้แบรนด์ MJS (Multiphase Jet Solidification), FDM (Fused Deposition Modeling), FFF (Fused Filament Fabrication)
2. วัสดุกระเด็น. ตัวอย่างเช่น ในเทคโนโลยีโพลีเจ็ต ขี้ผึ้งหรือโฟโตโพลิเมอร์จะถูกป้อนผ่านหัวมัลติเจ็ตไปยังจุดก่อสร้าง เทคโนโลยีสารเติมแต่งนี้เรียกอีกอย่างว่า Multi jetting Material
3. สารยึดเกาะกระเด็น ซึ่งรวมถึงเทคโนโลยี Jet Ink-Jet สำหรับฉีดเข้าไปในโซนการก่อสร้าง ไม่ใช่วัสดุจำลอง แต่เป็นสารยึดเกาะ (เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่ง ExOne)
4. การยึดเกาะของแผ่นเป็นฟิล์มโพลิเมอร์ ฟอยล์โลหะ แผ่นกระดาษ ฯลฯ มีการใช้ตัวอย่างเช่นในเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งอัลตราโซนิกของ Fabrisonic แผ่นโลหะบางถูกเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก หลังจากนั้นจึงทำการกัดโลหะส่วนเกินออก เทคโนโลยีสารเติมแต่งถูกนำมาใช้ร่วมกับการลบ
5. โฟโตโพลีเมอไรเซชันในอ่างอาบน้ำ เทคโนโลยีนี้ใช้วัสดุสร้างแบบจำลองของเหลว - เรซินโฟโตโพลิเมอร์ ตัวอย่างคือเทคโนโลยี SLA ของระบบ 3D และเทคโนโลยี DLP ของ Envisiontec, Digital Light Procession
6. วัสดุที่หลอมละลายในชั้นที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้า ใช้ในเทคโนโลยี SLS ที่ใช้เลเซอร์หรือหัวระบายความร้อน (SHS จาก Blueprinter) เป็นแหล่งพลังงาน
7. จ่ายพลังงานโดยตรงไปยังสถานที่ก่อสร้าง วัสดุและพลังงานสำหรับการหลอมเข้าสู่จุดก่อสร้างในเวลาเดียวกัน ในฐานะที่เป็นหน่วยงานที่ใช้หัวพร้อมกับระบบสำหรับการจัดหาพลังงานและวัสดุ พลังงานมาในรูปของลำแสงอิเล็กตรอนเข้มข้น (Sciaky) หรือลำแสงเลเซอร์ (POM, Optomec,) บางครั้งหัวจะติดอยู่บน "แขน" ของหุ่นยนต์

การจัดหมวดหมู่นี้พูดถึงความซับซ้อนของเทคโนโลยีสารเติมแต่งมากกว่าประเภทก่อนหน้า

แอพพลิเคชั่น

ตลาดของเทคโนโลยีสารเติมแต่งในการเปลี่ยนแปลงของการพัฒนานำหน้าอุตสาหกรรมอื่นๆ การเติบโตเฉลี่ยต่อปีอยู่ที่ 27% และจากข้อมูลของ IDC จะอยู่ที่ 26.7 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2562 เทียบกับ 11 พันล้านดอลลาร์ในปี 2558

อย่างไรก็ตาม ตลาด AT ยังไม่ได้ปลดปล่อยศักยภาพที่ยังไม่ได้ใช้ในการผลิตสินค้าอุปโภคบริโภค เงินทุนของบริษัทมากถึง 10% จากต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์ถูกใช้ไปกับการสร้างต้นแบบ และหลายบริษัทได้ยึดครองตลาดส่วนนี้ไปแล้ว แต่อีก 90% ไปที่การผลิต ดังนั้นการสร้างแอปที่รวดเร็วจะเป็นเป้าหมายหลักของอุตสาหกรรมในอนาคต

ในปี 2014 ส่วนแบ่งของการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วในตลาดของเทคโนโลยีสารเติมแต่ง แม้ว่าจะลดลง แต่ยังคงใหญ่ที่สุด - 35% ส่วนแบ่งของการผลิตอย่างรวดเร็วเพิ่มขึ้นและสูงถึง 31% ส่วนแบ่งในการสร้างเครื่องมือยังคงอยู่ที่ 25% ส่วนที่เหลือได้รับการพิจารณาจากการวิจัยและการศึกษา

ตามภาคส่วนเศรษฐกิจ การใช้เทคโนโลยี AT มีการกระจายดังนี้:

• 21% - การผลิตสินค้าอุปโภคบริโภคและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• 20% - อุตสาหกรรมยานยนต์
• 15% - ยารวมทั้งทันตกรรม
• 12% - อุตสาหกรรมอากาศยานและอุตสาหกรรมอวกาศ
• 11% - การผลิตปัจจัยการผลิต
• 8% - อุปกรณ์ทางทหาร
• 8% - การศึกษา;
• 3% - การก่อสร้าง

มือสมัครเล่นและมืออาชีพ

ตลาดเทคโนโลยี AT แบ่งออกเป็นมือสมัครเล่นและมืออาชีพ ตลาดงานอดิเรกรวมถึงเครื่องพิมพ์ 3D และบริการต่างๆ ซึ่งรวมถึงบริการ วัสดุสิ้นเปลือง ซอฟต์แวร์ และมุ่งเป้าไปที่ผู้ที่ชื่นชอบเป็นรายบุคคล การศึกษาและการแสดงภาพความคิด และอำนวยความสะดวกในการสื่อสารในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาธุรกิจใหม่

เครื่องพิมพ์ 3 มิติระดับมืออาชีพมีราคาแพงและเหมาะสำหรับการขยายการผลิตซ้ำ พวกเขามีพื้นที่ก่อสร้างขนาดใหญ่ ผลผลิต ความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และวัสดุแบบจำลองที่หลากหลาย เครื่องจักรเหล่านี้มีความซับซ้อนมากขึ้นและต้องการการพัฒนาทักษะพิเศษในการทำงานกับอุปกรณ์เองด้วยวัสดุแบบจำลองและซอฟต์แวร์ ตามกฎแล้วผู้เชี่ยวชาญในเทคโนโลยีสารเติมแต่งที่มีการศึกษาด้านเทคนิคที่สูงขึ้นจะกลายเป็นผู้ควบคุมเครื่องมืออาชีพ

เทคโนโลยีสารเติมแต่งในปี 2558

ตามรายงานของ Wohlers ปี 2015 ระหว่างปี 1988 ถึง 2014 มีการติดตั้งเครื่องพิมพ์ 3D อุตสาหกรรม 79,602 เครื่องทั่วโลก ในขณะเดียวกัน 38.1% ของอุปกรณ์ที่มีมูลค่ามากกว่า 5,000 ดอลลาร์สหรัฐอยู่ในสหรัฐอเมริกา 9.3% อยู่ในญี่ปุ่น 9.2% อยู่ในจีน และ 8.7% อยู่ในเยอรมนี ส่วนที่เหลือของโลกตามหลังผู้นำไปไกล จากปี 2550 ถึงปี 2557 ยอดขายประจำปีของเครื่องพิมพ์ตั้งโต๊ะเพิ่มขึ้นจาก 66 เครื่องเป็น 139,584 เครื่อง ในปี 2014 ยอดขาย 91.6% มาจากเครื่องพิมพ์ 3D แบบตั้งโต๊ะ และ 8.4% จากเครื่องจักร AM อุตสาหกรรม ซึ่งคิดเป็น 86.6% ของยอดขายทั้งหมด หรือคิดเป็น 1.12 พันล้านดอลลาร์ในแง่สัมบูรณ์ เครื่องเดสก์ท็อปมีมูลค่า 173.2 ล้านเหรียญสหรัฐ และ 13.4% ในปี 2559 ยอดขายคาดว่าจะเติบโตเป็น 7.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ในปี 2561 - 12.7 พันล้านดอลลาร์ ในปี 2563 ตลาดจะมีมูลค่าถึง 21.2 พันล้านดอลลาร์

จากข้อมูลของ Wohlers เทคโนโลยี FDM เป็นที่แพร่หลายโดยมีแบรนด์ประมาณ 300 แบรนด์ทั่วโลก โดยมีการปรับเปลี่ยนใหม่ทุกวัน บางส่วนมีจำหน่ายเฉพาะในประเทศเท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากหากไม่สามารถหาข้อมูลเกี่ยวกับจำนวนยี่ห้อของเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ผลิตได้ เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าจำนวนของพวกเขาในตลาดเพิ่มขึ้นทุกวัน มีขนาดและเทคโนโลยีประยุกต์ที่หลากหลายมาก ตัวอย่างเช่น บริษัท BigRep ในเบอร์ลินผลิตเครื่องพิมพ์ FDM ขนาดใหญ่ที่เรียกว่า BigRep ONE.2 ในราคา 36,000 ยูโร สามารถพิมพ์วัตถุที่มีขนาดสูงสุด 900 x 1055 x 1100 มม. ด้วยความละเอียด 100-1,000 ไมครอน สอง เครื่องอัดรีดและความสามารถในการใช้วัสดุต่างๆ

อุตสาหกรรม - สำหรับ

อุตสาหกรรมการบินกำลังลงทุนอย่างมากในการผลิตสารเติมแต่ง การใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งจะช่วยลดการใช้วัสดุที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนได้ถึง 10 เท่า GE Aviation คาดว่าจะผลิตหัวฉีดได้ 40,000 หัวต่อปี และภายในปี 2561 แอร์บัสกำลังจะพิมพ์ชิ้นส่วนมากถึง 30 ตันต่อเดือน บริษัทสังเกตเห็นการปรับปรุงที่สำคัญในลักษณะของชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยวิธีนี้เมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม ปรากฎว่าตัวยึดซึ่งออกแบบมาเพื่อรับน้ำหนัก 2.3 ตันสามารถรับน้ำหนักได้ถึง 14 ตันในขณะที่ลดน้ำหนักลงครึ่งหนึ่ง นอกจากนี้บริษัทยังพิมพ์ชิ้นส่วนแผ่นอลูมิเนียมและข้อต่อเชื้อเพลิง เครื่องบินแอร์บัสมีชิ้นส่วน 60,000 ชิ้นที่พิมพ์บนเครื่องพิมพ์ 3 มิติของ Stratasys 'Fortus บริษัทอื่นๆ ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศก็ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อเช่นกัน ในหมู่พวกเขา: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce และ SpaceX

เทคโนโลยีสารเติมแต่งดิจิทัลถูกนำมาใช้ในการผลิตสินค้าอุปโภคบริโภคที่หลากหลายแล้ว Materialize บริษัทผู้ให้บริการด้านการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ ร่วมมือกับ Hoet Eyeware เพื่อผลิตแว่นตาและแว่นกันแดด โมเดล 3 มิติให้บริการคลาวด์มากมาย 3D Warehouse และ Sketchup เพียงอย่างเดียวนำเสนอตัวอย่าง 2.7 ล้านตัวอย่าง วงการแฟชั่นไม่ทิ้งกัน RS Print ใช้ระบบที่วัดแรงกดพื้นรองเท้าเพื่อพิมพ์พื้นรองเท้าแบบกำหนดเอง นักออกแบบกำลังทดลองชุดบิกินี่ รองเท้า และชุด

การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว

การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วคือการสร้างต้นแบบผลิตภัณฑ์ในเวลาที่สั้นที่สุด เป็นหนึ่งในการใช้งานหลักของเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ ต้นแบบคือต้นแบบของผลิตภัณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการปรับรูปร่างของชิ้นส่วนให้เหมาะสม การประเมินการยศาสตร์ การตรวจสอบความเป็นไปได้ในการประกอบและความถูกต้องของโซลูชันการจัดวาง ด้วยเหตุนี้การลดเวลาในการผลิตชิ้นส่วนจึงช่วยลดเวลาในการพัฒนาได้อย่างมาก นอกจากนี้ ต้นแบบยังสามารถเป็นแบบจำลองที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการทดสอบทางอากาศและอุทกพลศาสตร์ หรือตรวจสอบการทำงานของส่วนต่างๆ ของร่างกายในครัวเรือนและอุปกรณ์ทางการแพทย์ ต้นแบบจำนวนมากถูกสร้างขึ้นเป็นแบบจำลองการออกแบบเชิงสำรวจที่มีความแตกต่างในการกำหนดค่า สีของสี ฯลฯ เครื่องพิมพ์ 3D ราคาไม่แพงใช้สำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว

การผลิตที่รวดเร็ว

เทคโนโลยีสารเติมแต่งในอุตสาหกรรมมีแนวโน้มที่ดี การผลิตขนาดเล็กของผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและจากวัสดุเฉพาะนั้นพบได้ทั่วไปในการต่อเรือ วิศวกรรมไฟฟ้า การผ่าตัดเสริมสร้างและเวชศาสตร์ทันตกรรม และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การเพาะปลูกผลิตภัณฑ์โลหะโดยตรงที่นี่ได้รับแรงบันดาลใจจากความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจเนื่องจากผลิตภัณฑ์นี้มีราคาไม่แพง ด้วยการใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่ง ทำให้มีการผลิตส่วนการทำงานของกังหันและเพลา รากฟันเทียมและอวัยวะเทียม ชิ้นส่วนอะไหล่สำหรับรถยนต์และเครื่องบิน

การพัฒนาการผลิตอย่างรวดเร็วยังช่วยอำนวยความสะดวกด้วยการขยายตัวอย่างมากในจำนวนวัสดุผงโลหะที่มีอยู่ หากในปี 2000 มีผงแป้งอยู่ 5-6 ชนิด ตอนนี้มีจำหน่ายหลากหลายประเภท ตั้งแต่เหล็กโครงสร้างไปจนถึงโลหะมีค่าและโลหะผสมทนความร้อน

เทคโนโลยีสารเติมแต่งยังมีแนวโน้มที่ดีในด้านวิศวกรรมเครื่องกล ซึ่งสามารถใช้ในการผลิตเครื่องมือและอุปกรณ์ติดตั้งสำหรับการผลิตจำนวนมาก เช่น เม็ดมีดสำหรับเครื่องฉีดพลาสติก แม่พิมพ์ แม่แบบ

Ultimaker 2 เป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ดีที่สุดของปี 2559

ตามนิตยสาร CHIP ซึ่งทำการทดสอบและเปรียบเทียบเครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับผู้บริโภค เครื่องพิมพ์ที่ดีที่สุดของปี 2559 คือ Ultimaker 2 ของ Ultimaker, Reniforce RF1000 ของ Conrad และเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Replicator Desktop ของ MakerBot

Ultimaker 2+ ใช้เทคโนโลยีการสร้างแบบจำลองการสะสมในแบบจำลองที่ได้รับการปรับปรุง เครื่องพิมพ์ 3D โดดเด่นด้วยความหนาของชั้นที่เล็กที่สุด 0.02 มม., เวลาในการคำนวณสั้น, ต้นทุนการพิมพ์ต่ำ (2,600 รูเบิลต่อวัสดุ 1 กิโลกรัม) ลักษณะสำคัญ:

• ขนาดของห้องทำงาน - 223 x 223 x 305 มม.
• น้ำหนัก - 12.3 กก.
• ขนาดหัว - 0.25 / 0.4 / 0.6 / 0.8 มม.
• อุณหภูมิศีรษะ - 180-260°C;
• ความละเอียดของชั้น - 150-60/200-20/400-20/600-20 ไมครอน;
• ความเร็วในการพิมพ์ - 8-24 มม. 3 / วินาที;
• ความแม่นยำ XYZ - 12.5-12.55 ไมครอน;
• วัสดุ - PLA, ABS, CPE ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2.85 มม.
• ซอฟต์แวร์ - Cura;
• ประเภทไฟล์ที่รองรับ - STL, OBJ, AMF;
• - 221 วัตต์;
• ราคา - 1,895 ยูโรสำหรับรุ่นพื้นฐานและ 2,495 ยูโรสำหรับรุ่นขยาย

จากความคิดเห็นของลูกค้า เครื่องพิมพ์นี้ติดตั้งและใช้งานง่าย พวกเขาบันทึกความละเอียดสูงสต็อกที่ปรับได้เองวัสดุที่ใช้หลากหลายการใช้ของเปิด ซอฟต์แวร์. ข้อเสียของเครื่องพิมพ์ ได้แก่ การออกแบบเครื่องพิมพ์แบบเปิด ซึ่งอาจทำให้วัสดุร้อนไหม้ได้

LulzBot เครื่องพิมพ์สามมิติขนาดเล็ก

Ultimaker 2 และ Replicator Desktop 3D Printer ของนิตยสาร PC ติดอันดับหนึ่งในสามเช่นกัน แต่ที่นี่คือ LulzBot Mini 3D Printer ที่ครองอันดับหนึ่ง ข้อกำหนดของมันคือ:

• ขนาดห้องทำงาน - 152 x 152 x 158 มม.
• น้ำหนัก - 8.55 กก.
• อุณหภูมิศีรษะ - 300°C;
• ความหนาของชั้น - 0.05-0.5 มม.
• ความเร็วในการพิมพ์ - 275 มม. / วินาทีที่ความสูงของชั้น 0.18 มม.
• วัสดุ - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, โพลีเอสเตอร์, ไนลอน, โพลีคาร์บอเนต, PETG, PCTE, PC-ABS ฯลฯ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม.
• ซอฟต์แวร์ - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl ฯลฯ
• การใช้พลังงาน - 300 W;
• ราคา - 1,250 ดอลลาร์สหรัฐ

Sciaky EBAM 300

หนึ่งในเครื่องจักรผลิตสารเติมแต่งทางอุตสาหกรรมที่ดีที่สุดคือ EBAM 300 ของ Sciaky ปืนลำแสงแคโทดสะสมชั้นโลหะด้วยความเร็วสูงถึง 9 กิโลกรัมต่อชั่วโมง

• ขนาดของห้องทำงาน - 5791 x 1219 x 1219 มม.
• ความดันห้องสุญญากาศ - 1x10 -4 Torr;
• การใช้พลังงาน - สูงสุด 42 กิโลวัตต์ที่แรงดันไฟฟ้า 60 กิโลโวลต์
• เทคโนโลยี - การอัดขึ้นรูป
• วัสดุ - ไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียม, แทนทาลัม, อินโคเนล, ทังสเตน, ไนโอเบียม, สแตนเลส, อลูมิเนียม, เหล็ก, โลหะผสมทองแดง - นิกเกิล (70/30 และ 30/70);
• ปริมาณสูงสุด - 8605.2 ลิตร
• ราคา - 250,000 ดอลลาร์สหรัฐ

เทคโนโลยีสารเติมแต่งในรัสเซีย

เครื่องจักรระดับอุตสาหกรรมไม่ได้ผลิตในรัสเซีย จนถึงตอนนี้ การพัฒนากำลังดำเนินการอยู่ที่ Rosatom ซึ่งเป็นศูนย์เลเซอร์ของมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐมอสโกเท่านั้น บาวแมน, Stankin University, St. Petersburg Polytechnic University, Ural Federal University Voronezhselimmash ซึ่งผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อการศึกษาและครัวเรือนของ Alfa กำลังพัฒนาการติดตั้งสารเติมแต่งทางอุตสาหกรรม

เช่นเดียวกับวัสดุสิ้นเปลือง VIAM เป็นผู้นำในการพัฒนาผงและส่วนประกอบของผงในรัสเซีย ผลิตผงสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่ง ซึ่งใช้ในการบูรณะใบพัดกังหัน ตามคำสั่งของ Perm Aviadvigatel นอกจากนี้ยังมีความคืบหน้าที่ All-Russian Institute of Light Alloys (VILS) การพัฒนาดำเนินการโดยศูนย์วิศวกรรมต่างๆ ทั่วสหพันธรัฐรัสเซีย Rostec ซึ่งเป็นสาขา Ural ของ Russian Academy of Sciences, Ural Federal University กำลังพัฒนาโครงการของตนเอง แต่พวกเขาทั้งหมดไม่สามารถตอบสนองความต้องการผงแป้ง 20 ตันต่อปีได้แม้แต่น้อย

ในการนี้ รัฐบาลได้สั่งการให้กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์, กระทรวงการพัฒนาเศรษฐกิจ, กระทรวงอุตสาหกรรมและการค้า, กระทรวงการสื่อสาร, สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย, FASO, Roscosmos, Rosatom, Rosstandart และสถาบันการพัฒนา สร้างโปรแกรมการประสานงานของการพัฒนาและการวิจัย ด้วยเหตุนี้จึงเสนอให้จัดสรรงบประมาณเพิ่มเติม รวมทั้งพิจารณาความเป็นไปได้ในการร่วมทุนจาก NWF และแหล่งอื่นๆ ขอแนะนำให้สนับสนุนสิ่งใหม่ๆ รวมถึงสารเติมแต่งให้กับ RVC, Rosnano, มูลนิธิ Skolkovo, หน่วยงานส่งออก EXIAR และ Vnesheconombank นอกจากนี้ รัฐบาลซึ่งเป็นตัวแทนของกระทรวงอุตสาหกรรมและการค้า จะจัดทำส่วนหนึ่งของโครงการของรัฐเพื่อพัฒนาและเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของอุตสาหกรรม

กระบวนการทางเทคโนโลยีไม่หยุดนิ่งทุกวันมีการปรับปรุงเทคโนโลยีดิจิทัลซึ่งช่วยให้สามารถใช้นวัตกรรมได้ เขตข้อมูลต่างๆชีวิตมนุษย์. เทคโนโลยีสารเติมแต่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าที่สุดและเป็นที่ต้องการทั่วโลก

เทคโนโลยีสารเติมแต่ง - มันคืออะไร?

Additive Manufacturing (จากคำว่า additivity - added) คือการสร้างและการสังเคราะห์วัตถุทีละชั้นโดยใช้เทคโนโลยี 3 มิติของคอมพิวเตอร์ สิ่งประดิษฐ์นี้เป็นของ Charles Hull ซึ่งในปี 1986 ได้ออกแบบเครื่องพิมพ์สามมิติแบบ stereolithographic เครื่องแรก กระบวนการเพิ่มเติมของการสร้างแบบจำลองทีละชั้นหมายถึงอะไรและทำงานอย่างไร ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ สิ่งเหล่านี้เป็นกระบวนการที่แตกต่างกันหลายประการ ซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างแบบจำลองวัตถุ 3 มิติ:

• การฉายรังสียูวี
• การอัดขึ้นรูป;
• การฉีดพ่นด้วยเจ็ท
• ฟิวชั่น;
• การเคลือบ

วัสดุที่ใช้ในเทคโนโลยีสารเติมแต่ง:

• ขี้ผึ้ง;
• ผงยิปซั่ม
• โฟโตโพลิเมอร์เหลว
• ผงโลหะ
• โพลีเอไมด์ชนิดต่างๆ
• สไตรีน

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่ง

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีก่อให้เกิดการผลิตสิ่งที่มีประโยชน์มากมายสำหรับชีวิตประจำวัน สุขภาพและความปลอดภัยของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีสารเติมแต่งในการผลิตเครื่องบินช่วยให้เกิดการขนส่งทางอากาศที่ประหยัดขึ้นและมีน้ำหนักเบาขึ้น ในขณะที่คุณสมบัติด้านอากาศพลศาสตร์นั้นยังคงรักษาไว้อย่างสมบูรณ์ เกิดขึ้นได้จากการนำหลักการโครงสร้างกระดูกปีกนกมาใช้ในการออกแบบปีกเครื่องบิน พื้นที่อื่น ๆ ของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่ง:

• การก่อสร้าง;
• อุตสาหกรรมการเกษตร
• วิศวกรรมเครื่องกล
• การต่อเรือ;
• อวกาศ;
• ยาและเภสัชวิทยา

เทคโนโลยี 3 มิติเพิ่มเติม

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบเติมเนื้อวัสดุกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่ก้าวหน้า มีเทคโนโลยีสารเติมแต่งที่เป็นนวัตกรรมหลายประเภท:

1. เอฟดีเอ็ม(แบบจำลองการสะสมที่หลอมละลาย) - ผลิตภัณฑ์ถูกสร้างขึ้นเป็นชั้นจากด้ายพลาสติกหลอมเหลว
2. ซีเจพี(การพิมพ์แบบ ColorJet) เป็นการพิมพ์ 3 มิติเต็มรูปแบบสีเดียวในโลกที่ใช้หลักการติดกาวผงที่ประกอบด้วยยิปซั่ม
3. เอส.แอล.เอส(Selective Laser Sintering) เป็นเทคโนโลยีการเผาด้วยเลเซอร์ที่สร้างวัตถุที่มีความทนทานสูงในทุกขนาด
4. เอ็มเจเอ็ม(การสร้างแบบจำลอง MultiJet) การสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบหลายเจ็ทโดยใช้โฟโตโพลิเมอร์และขี้ผึ้ง
5. SLA(Laser Stereolithography) - การชุบแข็งแบบชั้นต่อชั้นของโพลิเมอร์เหลวเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์

เทคโนโลยีสารเติมแต่งในวิศวกรรมเครื่องกล

Jim Corr วิศวกรชาวอเมริกัน ใช้การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุในวิศวกรรมเครื่องกลมาเป็นเวลา 15 ปี โครงการ Urbee โดย Kor Ecologic เป็นการสร้างรถ 3 มิติต้นแบบคันแรกที่มีความเร็ว 112 กม. / ชม. ร่างกายและชิ้นส่วนบางส่วนพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Local Motors อีกบริษัทหนึ่งในเดือนพฤศจิกายน 2558 ได้เปิดตัวรถยนต์ LMSD Swim ที่ "ฉลาดและปลอดภัย" - 75% ของชิ้นส่วนทำจากการพิมพ์สามมิติโดยใช้พลาสติก ABS และคาร์บอนไฟเบอร์

เทคโนโลยีสารเติมแต่งในการก่อสร้าง

การผลิตสารเติมแต่งของอาคารและโครงสร้างต่างๆ ช่วยลดเวลาการก่อสร้างได้อย่างมาก การพิมพ์ 3 มิติสำหรับงานก่อสร้างกำลังเป็นที่นิยมไปทั่วโลก การทดลองที่ดำเนินการกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบเลเซอร์สำหรับคนทั่วไปดูเป็นเรื่องมหัศจรรย์ เทคโนโลยี Additive 3D - ด้านบวกในการก่อสร้าง:

• ประหยัดเวลาและต้นทุนทางการเงิน (ความรวดเร็วในการก่อสร้างในเวลาไม่กี่วัน ลดต้นทุนด้านโลจิสติกส์ วัสดุสิ้นเปลือง การจ้างบุคลากรจำนวนมาก)
• การใช้โซลูชันการออกแบบใด ๆ และรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน (ปราสาทยุคกลาง, บ้านในรูปแบบของดาวเคราะห์น้อยและกาแลคซี);
• ความสามารถในการสร้างบ้านโดยคำนึงถึงการต้านทานแผ่นดินไหวในพื้นที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหวและพายุเฮอริเคน

อาคาร 3 มิติที่มีชื่อเสียงที่สุด:

เทคโนโลยีสารเติมแต่งในทางการแพทย์

ในปี 2559 มันกลายเป็นความก้าวหน้าทางการแพทย์ด้วยเทคโนโลยี 3 มิติแบบเติมแต่ง คุณภาพของบริการทางการแพทย์เพิ่มขึ้นอย่างมาก กระบวนการเติมสารเติมแต่งส่งผลกระทบต่อการดูแลสุขภาพหลายด้าน และทำให้อัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วยที่ต้องการบริการทางการแพทย์ที่มีคุณภาพและเร่งด่วนลดลง ประโยชน์ของการใช้การพิมพ์ 3 มิติแบบเติมแต่งในทางการแพทย์:

1. ด้วยความช่วยเหลือของภาพโทโมกราฟี ทำให้สามารถพิมพ์อวัยวะที่มีพยาธิสภาพได้อย่างแม่นยำเพื่อศึกษารายละเอียดปลีกย่อยและความแตกต่างของการผ่าตัดที่จะเกิดขึ้น
2. การปลูกถ่ายมาไกล เทคโนโลยีสารเติมแต่งช่วยแก้ปัญหาต่าง ๆ ได้ในคราวเดียว - คุณธรรมและจริยธรรมและลดเวลารอคอย เป็นความจริงที่ทราบกันดีว่าผู้คนรออวัยวะของผู้บริจาคเป็นเวลาหลายปี แต่บางครั้งการเรียกเก็บเงินก็ไม่ใช้เวลาหลายปี แต่เป็นเวลาหลายวันหรือหลายชั่วโมง . การปลูกถ่ายอวัยวะของมนุษย์ที่ปลูกขึ้นเองจะกลายเป็นความจริงในไม่ช้า
3. การพิมพ์เครื่องมือปลอดเชื้อ ในยุคของการติดเชื้อไวรัสที่รุนแรงและรักษาไม่หาย เครื่องมือฆ่าเชื้อแบบใช้แล้วทิ้งจะลบล้างการติดเชื้อในระหว่างกระบวนการทางการแพทย์

วันนี้ผลิตภัณฑ์ของเทคโนโลยีสารเติมแต่งต่อไปนี้ถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์อย่างประสบความสำเร็จ:

• ผิวหนังมนุษย์ที่ปลูกเทียม (เกี่ยวข้องกับการปลูกถ่ายให้กับผู้ที่มีบริเวณที่มีแผลไฟไหม้สูง);
• เนื้อเยื่อกระดูกและกระดูกอ่อนที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ
• การพิมพ์อวัยวะด้วยกระบวนการทางเนื้องอกวิทยาและการศึกษาผลของยาต่อเนื้องอก
• รากฟันเทียม, ขาเทียม, ครอบฟัน;
• เครื่องช่วยฟังส่วนบุคคล
• ขาเทียมเกี่ยวกับศัลยกรรมกระดูก

เทคโนโลยีสารเติมแต่งทางเภสัชวิทยา

ด้วยยาแผนปัจจุบันที่มีอยู่มากมาย เป็นสิ่งสำคัญสำหรับแพทย์ที่จะต้องรู้ว่าผลเสริมในยาคืออะไร ความสำเร็จของการรักษาขึ้นอยู่กับยานั้น ผลสะสมของยาที่ใช้ในระหว่างการรักษาควรเสริมฤทธิ์กัน (เสริมกันและเสริมแรง) แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป ทุกอย่างขึ้นอยู่กับการแพ้ของแต่ละบุคคล สภาวะของร่างกาย เทคโนโลยีสารเติมแต่งมาช่วยที่นี่ด้วย แท็บเล็ต Spritam ที่พิมพ์ 3 มิติสำหรับโรคลมบ้าหมูกำลังได้รับการทดสอบแล้ว ซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับผู้ป่วย: เพศ น้ำหนัก อายุ สภาวะของตับ ปริมาณยาแต่ละชนิด

เทคโนโลยีเสริมในการศึกษา

เทคโนโลยีสารเติมแต่งกำลังถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันที่โรงเรียน หากจนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ เด็กนักเรียนได้ศึกษาการสร้างแบบจำลอง 3 มิติในโปรแกรมคอมพิวเตอร์เฉพาะ ตอนนี้มันเป็นไปได้ที่จะพิมพ์ภาพจำลองในปริมาณมากแล้ว นักเรียนมองเห็นสิ่งประดิษฐ์ของพวกเขา ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นและวิธีการทำงานของกลไก ภายในปี 2561 กระทรวงศึกษาธิการมีแผนจะฝึกอบรมครู 3,000 คนในสถานศึกษาเกี่ยวกับเทคโนโลยีเพิ่มเติม

08.06.2016

โอกาสในการใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งในการผลิตเครื่องจักรก่อสร้างถนน

ทิศทางหลักของการพัฒนาวิศวกรรมเครื่องกลในปัจจุบัน ได้แก่ การใช้วัสดุโพลีเมอร์ คอมโพสิต วัสดุอัจฉริยะใหม่ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร การพัฒนาวิธีการทางเทคโนโลยีอุปกรณ์และกระบวนการผลิตใหม่สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ทางวิศวกรรม

ขั้นตอนแรกสู่การสร้างเครื่องจักรคือการออกแบบเชิงพื้นที่ของผลิตภัณฑ์วิศวกรรมเครื่องกลโดยใช้แบบจำลองสามมิติดิจิทัลเสมือนจริงของคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นไปได้ด้วยการเปิดตัวซอฟต์แวร์สมัยใหม่ (โปรแกรม CAD) การสร้างแบบจำลองและการคำนวณ (CAE)

การเปิดตัวเทคโนโลยี "การพิมพ์สามมิติ" (การพิมพ์ 3 มิติ) ทำให้สามารถสร้างชิ้นส่วนเครื่องจักรหรือผลิตภัณฑ์โดยรวมตามโมเดล 3 มิติที่พัฒนาขึ้นในเวลาที่สั้นที่สุดและสูญเสียวัสดุน้อยที่สุด วิธีการผลิตผลิตภัณฑ์ตามกระบวนการรวมวัสดุเพื่อสร้างวัตถุจากข้อมูลโมเดล 3 มิติ เรียกรวมกันว่า "เทคโนโลยีสารเติมแต่ง" (สารเติมแต่ง)

ในบริบทนี้ เทคโนโลยีทางวิศวกรรมแบบดั้งเดิมซึ่งอาศัยการตัดเฉือนชิ้นงาน ซึ่งนำวัสดุส่วนหนึ่งออก (การกลึง การกัด) นั้นเป็นการ "ลบ"

หัวใจของเทคโนโลยีสารเติมแต่งสมัยใหม่คือวิธีการขึ้นรูปชิ้นส่วนจากวัสดุผสมโพลิเมอร์ โดยค่อยๆ สร้างขึ้นโดยใช้ความร้อนหรือแรงกระแทกอื่นๆ ซึ่งส่งผลให้ได้ชิ้นส่วนตามขนาดที่ต้องการ ปัจจุบันมีกระบวนการผลิตสารเติมแต่งที่แตกต่างกันมากกว่า 30 ชนิด

ข้อได้เปรียบหลักของเทคโนโลยีสารเติมแต่งที่เหนือกว่าเทคโนโลยีดั้งเดิมคือ:

ลดความซับซ้อนของการผลิต
การลดเงื่อนไขการออกแบบและการผลิตชิ้นส่วน
ลดต้นทุนในการออกแบบและผลิตชิ้นส่วน
เศรษฐกิจของวัสดุวิศวกรรม เวลาที่เกิดสารเติมแต่ง
เทคโนโลยีย้อนไปถึงช่วงปลายทศวรรษที่ 1980 ผู้บุกเบิกในด้านนี้คือ 3D Systems (USA)

การจัดประเภทครั้งแรกของวิธีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อสำหรับการผลิตชิ้นส่วนเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM F2792.1549323-1 (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งส่วนใหญ่ล้าสมัยในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาเนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์เทคโนโลยี

เมื่อวันที่ 1 กันยายน 2558 ตามคำสั่งของ Ros-standard คณะกรรมการด้านเทคนิค "เทคโนโลยีสารเติมแต่ง" ถูกสร้างขึ้นเพื่อพัฒนาข้อกำหนด คำจำกัดความ และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

การพัฒนาการจัดประเภทของเทคโนโลยีสารเติมแต่งโดยคำนึงถึงวิธีการ วัสดุและอุปกรณ์ที่หลากหลายนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย

ประการแรก จำเป็นต้องแยกออกเป็นสองแนวทางสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีสารเติมแต่งตามหลักการของการสร้างชิ้นส่วน

ทิศทางการพัฒนาเทคโนโลยีสารเติมแต่งตามหลักการของการสร้างชิ้นส่วน

ทิศทางแรกจัดเตรียมการก่อตัวของชิ้นส่วนโดยการรวมวัสดุที่กระจายอยู่บนพื้นผิวการทำงานของแพลตฟอร์มอุปกรณ์เทคโนโลยี (การทับถมของเตียง) หลังจากสิ้นสุดกระบวนการผลิต จะมีวัสดุเหลืออยู่จำนวนหนึ่งที่สามารถใช้สร้างส่วนต่อไปได้

กระบวนการรวมวัสดุที่กระจายบนแพลตฟอร์มเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์เทคโนโลยีประเภทต่างๆ สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโดยใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่ง:

SLA - เครื่องมือ Steriolithography;
SLM - การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือก;
DMLS - การเผาด้วยเลเซอร์โลหะโดยตรง
EBM - การหลอมลำแสงอิเล็กตรอน;
SHS - การเผาผนึกด้วยความร้อนแบบเลือก;
MIM - การฉีดขึ้นรูปโลหะ
Ink-Jet หรือ Binder jetting;
อ่วม – การผลิตสารเติมแต่งล้ำเสียง;
LOM - การผลิตวัตถุลามิเนต

ทิศทางที่สองของการสร้างชิ้นส่วน– โดยการทับถมของวัสดุโดยตรง (Direct deposition) ในกรณีนี้ ผลิตภัณฑ์จะก่อตัวเป็นชั้นโดยตรงจากวัสดุที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ ซึ่งจะเข้าสู่แท่นทำงานจากอุปกรณ์กระจายพิเศษ

ตามหลักการของการสะสมวัสดุโดยตรง อุปกรณ์เทคโนโลยีประเภทต่อไปนี้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโดยใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งจะถูกสร้างขึ้น:

CLAD - คำสั่งสารเติมแต่งด้วยเลเซอร์สำหรับงานก่อสร้าง;
EBDM - การผลิตลำแสงอิเล็กตรอนโดยตรง;
MJS - การแข็งตัวของไอพ่นหลายเฟส;
BPM - การผลิตอนุภาคขีปนาวุธ
MJM - วัสดุหลายชั้น

การจำแนกประเภทของเทคโนโลยีสารเติมแต่งตามสถานะของการรวมตัวของวัสดุที่ใช้ในการก่อตัว
รายละเอียด

การจำแนกประเภทของเทคโนโลยีสารเติมแต่งตามสถานะของการรวมตัวของวัสดุที่ใช้ในการสร้างชิ้นส่วน

การจำแนกประเภทของเทคโนโลยีสารเติมแต่งตามประเภทของวัสดุที่ใช้

การจำแนกประเภทของเทคโนโลยีสารเติมแต่งตามประเภทของวัสดุที่ใช้

เทคโนโลยีสารเติมแต่งมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับประเภทและรูปร่างเริ่มต้นของวัสดุที่ใช้ผลิตชิ้นส่วน

การจำแนกเทคโนโลยีสารเติมแต่งตามประเภทและรูปร่างของวัสดุที่ใช้ผลิตชิ้นส่วน

วัตถุดิบ- ชื่อสากลสำหรับส่วนผสมที่เป็นเม็ดของผงแป้งและสารยึดเกาะ

เห็นได้ชัดว่าสำหรับการผลิตวัตถุดิบที่ใช้ในการสร้างชิ้นส่วนโดยใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งนั้นมีการใช้อุปกรณ์เทคโนโลยีพิเศษประเภทต่าง ๆ รายการและคำอธิบายไม่ได้ระบุไว้ในขอบเขตของบทความนี้

กระบวนการสร้างผลิตภัณฑ์โดยใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งสามารถแสดงเป็นลำดับของการกระทำ

โครงสร้างของกระบวนการเทคโนโลยีสารเติมแต่งสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ทางวิศวกรรม

ดังแสดงในรูป 5 ในขั้นตอนแรกของการสร้างผลิตภัณฑ์ แบบจำลอง 3 มิติได้รับการพัฒนาโดยใช้โปรแกรม CAD ตามเงื่อนไขการอ้างอิงและข้อกำหนดของมาตรฐาน

หลังจากนั้น จำเป็นต้องส่งออกข้อมูลของไฟล์ของโปรแกรมการสร้างแบบจำลองที่เป็นของแข็งไปยังรูปแบบที่ยอมรับโดยโปรแกรมของเครื่องจักรควบคุมการผลิตแบบเติมแต่ง (เช่น "STL")
ก่อนขั้นตอนต่อไป จะมีการระบุข้อบกพร่องที่เป็นไปได้ในโมเดล แบบจำลองที่มีไว้สำหรับการพิมพ์ 3 มิติต้องเป็นแบบสุญญากาศ เสาหิน และไม่มีผนังกลวง ซึ่งรับประกันได้โดยใช้โปรแกรมพิเศษ

ถัดไป ข้อมูลจากไฟล์ STL จะถูกแปลงเป็นคำสั่ง จากนั้นเครื่องพิมพ์ 3 มิติจะสร้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งเรียกว่า G-code ในระหว่างขั้นตอนนี้ คุณควรเลือกสเกลที่ต้องการของชิ้นส่วน ตำแหน่งที่ถูกต้องในพื้นที่ และวางตำแหน่งแบบจำลองบนพื้นผิวการทำงานอย่างแม่นยำด้วย ผลลัพธ์ของกระบวนการทั้งหมด ความแข็งแรง ความหยาบผิวของชิ้นส่วนและการใช้วัสดุขึ้นอยู่กับสิ่งนี้

หลังจากทำการตั้งค่าแล้ว โมเดลจะถูกแบ่งออกเป็นชั้นของวัสดุ ซึ่งจะ "ประกอบ" เข้ากับตัวของชิ้นส่วนในรอบการทำงานหนึ่งรอบของเครื่องเติมแต่ง กระบวนการนี้เรียกว่าการแบ่งส่วน การแบ่งส่วนทำได้โดยใช้ซอฟต์แวร์ที่จัดมาให้พร้อมกับเครื่อง หรือใช้เครื่องมือพิเศษ (Skein-forge, Slic3r, KISSlicer, MakerWare เป็นต้น)

G-code ที่ได้รับในขั้นตอนก่อนหน้าจะถูกถ่ายโอนไปยังเครื่องพิมพ์ 3D ผ่านหน่วยความจำแฟลชหรือผ่านสาย USB
ในกระบวนการเตรียมและตั้งค่าเครื่องเพิ่มเนื้อวัสดุ การสอบเทียบ การอุ่นชิ้นงาน การเลือกวัสดุแบบจำลอง และการตั้งค่าพารามิเตอร์ของโหมดการทำงานของอุปกรณ์ที่ขึ้นอยู่กับมัน

สำหรับอุปกรณ์ระดับมืออาชีพ ขั้นตอนนี้สามารถใช้ร่วมกับขั้นตอนกระบวนการแบ่งส่วนข้อมูลได้

หลังจากการดำเนินการเตรียมการทั้งหมดเสร็จสิ้น กระบวนการพิมพ์จะเริ่มขึ้น นั่นคือ การผสมวัสดุทีละชั้น ระยะเวลาขึ้นอยู่กับประเภทของเทคโนโลยีและพารามิเตอร์ที่เลือกสำหรับความแม่นยำและคุณภาพของการผลิตชิ้นส่วน

หากจำเป็น ชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นจะต้องได้รับอิทธิพลทางเทคโนโลยีเพิ่มเติม: การถอดตัวรองรับ การบำบัดด้วยสารเคมีหรือความร้อน การตกแต่งพื้นผิวการทำงาน
ในขั้นตอนสุดท้ายของการผลิต การควบคุมคุณภาพของการผลิตชิ้นส่วนจะดำเนินการ รวมถึงการตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบของมิติทางเรขาคณิต ตัวบ่งชี้คุณสมบัติทางกายภาพและทางกล และพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่ส่งผลต่อคุณสมบัติของผู้บริโภคของผลิตภัณฑ์

สำหรับเครื่องจักรเทคโนโลยีการก่อสร้างและการขนส่ง โอกาสในการใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งมีความชัดเจนเป็นหลักในการผลิตชิ้นส่วนประเภทต่อไปนี้:

ชิ้นส่วนพลาสติกของเครื่องใช้ไฟฟ้า
ส่วนประกอบของอุปกรณ์ไฮดรอลิก (ซีลของลูกสูบนำทางและลูกสูบของกระบอกไฮดรอลิก การเชื่อมต่อแบบถอดได้ ส่วนประกอบของผู้จัดจำหน่าย ปั๊มและมอเตอร์ไฮดรอลิก)
การผลิตหัวฉีดสำหรับระบายความร้อนเครื่องยนต์และระบบกำลัง
รายละเอียดการตัดแต่งห้องโดยสารของผู้ควบคุม: ที่จับคันโยก แผง สวิตช์ จอยสติ๊ก ฯลฯ
ร่างกาย ความปลอดภัย ส่วนต่อประสานและส่วนอื่น ๆ ของอุปกรณ์การทำงานที่แนบมา
บูชของบานพับของข้อต่อที่เคลื่อนย้ายได้ซึ่งทำงานเป็นตลับลูกปืนธรรมดาของอุปกรณ์การทำงาน

สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือความเป็นไปได้ในการใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วในการพัฒนาอุปกรณ์การทำงานสำหรับเครื่องจักรก่อสร้าง

การพัฒนาต้นแบบ (เค้าโครง) ของชิ้นงานเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการสร้างเครื่องจักร ต้นแบบของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปไม่เพียง แต่ให้แนวคิดเกี่ยวกับลักษณะที่ปรากฏและน้ำหนักเท่านั้น แต่ยังช่วยให้คุณประเมินการปฏิบัติตามคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่บรรลุตามข้อกำหนดของข้อกำหนดทางเทคนิค

พิจารณาขั้นตอนการสร้างต้นแบบโดยใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งโดยใช้ตัวอย่างถังขุด
การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเมื่อออกแบบการดัดแปลงถังใหม่ให้:

การสร้างภาพ รูปร่างทัพพี;
การยืนยันความเข้ากันได้ของพารามิเตอร์จลนศาสตร์กับเครื่องฐาน
ความสามารถในการประเมินการเติมถังด้วยดินและการขนถ่ายที่ตามมาซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาดินที่มีความหนืดสูงหรือการแช่แข็ง
ความเป็นไปได้ในการศึกษากระบวนการสร้างเศษเมื่อตัดดินด้วยถัง
การระบุพื้นที่ที่มีการสึกหรอจากการเสียดสีมากที่สุดระหว่างการใช้งาน
ศึกษากระบวนการทางเทคโนโลยีของการประกอบ การเชื่อม การตัดเฉือนและการพ่นสี
การฝึกอบรมพนักงาน ให้โอกาสที่กว้างขวาง
หลากหลายประเภทและคุณสมบัติของวัสดุแบบจำลองที่ใช้สำหรับสร้างต้นแบบ ตัวอย่างเช่น แบบจำลองที่สร้างขึ้นจากโพลิเมอร์โปร่งใสทำให้สามารถศึกษาได้ไม่เพียงแต่ปฏิสัมพันธ์ของพื้นผิวของส่วนการทำงานของรถขุดกับดินระหว่างการเติมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการที่เกิดขึ้นในดินที่พัฒนาแล้วด้วย สิ่งนี้ช่วยให้คุณเลือกรูปทรงถังที่เหมาะสมที่สุดซึ่งให้ความต้านทานน้อยที่สุดเมื่อขุดดิน

แบบจำลองดิจิทัลของบุ้งกี๋รถขุดต้นแบบ

การวิเคราะห์แบบจำลองโดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ทำให้คุณสามารถประเมินการกระจายความเค้นที่เกิดขึ้นในโครงสร้างระหว่างการขุด

การกระจายความเค้นภายในในการออกแบบถังขุดระหว่างการขุด

การสร้างและทดสอบต้นแบบที่ฝากข้อมูลประกอบด้วย:

ประหยัดเงินสำหรับการทดสอบเต็มรูปแบบ
การป้องกันข้อผิดพลาดในการออกแบบและการประกอบผลิตภัณฑ์
การลดน้ำหนักถัง
เพิ่มประสิทธิภาพการขุดด้วยถังซึ่งจะช่วยลดการใช้เชื้อเพลิง
เพิ่มความน่าเชื่อถือและความทนทานของอุปกรณ์การทำงาน
ความเป็นไปได้ในการประเมินอายุการใช้งานของถังและความรุนแรงของการสึกหรอของฟันในกระบวนการพัฒนาดินประเภทต่างๆ ขั้นตอนการสร้างถังขุด
การใช้เค้าโครงประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:
การพัฒนาโมเดล 3 มิติแบบดิจิทัลของบัคเก็ต การคำนวณโดยใช้ผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์พิเศษ
การผลิตต้นแบบโดยใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่ง: การเตรียมแบบจำลองสำหรับการสร้างต้นแบบ การปรับมาตราส่วนสำหรับการจัดวาง และการสร้างทัพพีจากวัสดุเทอร์โมพลาสติก
ดำเนินการทดสอบและศึกษาทดลองของต้นแบบถัง
การประมวลผลและการวิเคราะห์ผลการวิจัย การเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นในการออกแบบถัง การสรุปเอกสารการออกแบบ การประสานงานและการเริ่มต้นการผลิต

ถังขุดที่สร้างขึ้นตามผลการวิจัยต้นแบบ

เมื่อซ่อมเครื่องจักรการขนส่งและเทคโนโลยี เป็นไปได้ที่จะใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งเพื่อฟื้นฟูชิ้นส่วนโลหะที่สึกหรอและเสียหายโดยใช้วิธี LENS, CLAD, DMD ซึ่งช่วยลดการใช้แรงงานคน เพิ่มผลผลิตและคุณภาพการซ่อม

แต่การผลิตชิ้นส่วนจากวัสดุโพลีเมอร์เพื่อการซ่อมแซมจะมีประโยชน์ดังต่อไปนี้:

แทนที่จะเป็นโลหะ - มาตรการที่ช่วยลดการหยุดทำงานของอุปกรณ์เนื่องจากกะทันหัน
ความล้มเหลว (ทดแทนชั่วคราว) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริษัทที่ไม่ได้จัดกิจกรรม PPR สำหรับธุรกิจขนาดเล็กที่ใช้เครื่องจักรหลายหน่วยเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ กัน งบประมาณที่ไม่อนุญาตให้มีการบำรุงรักษาพนักงานเพื่อซื้อชิ้นส่วนอะไหล่หรือมีอะไหล่สำรอง
แทนที่จะใช้พลาสติกจะช่วยให้คุณพิมพ์ชิ้นส่วนที่มีขนาดการซ่อมแซมได้
การใช้วัสดุผสมที่มีคุณสมบัติเกินค่าพารามิเตอร์ของชิ้นส่วนเดิม
การผลิตชิ้นส่วนจำนวนน้อยในวิศวกรรมไฟฟ้าและระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก
ความคล่องตัวของเครื่องพิมพ์: สามารถวางในรถยนต์ได้
การใช้พลังงานค่อนข้างต่ำ

ปัจจัยสำคัญคือข้อเท็จจริงที่ว่าในการผลิตแบบเติมแต่งและการบูรณะชิ้นส่วน ผู้พัฒนาสามารถอยู่ห่างจากวัตถุ (เครื่องจักร) ในระยะใดก็ได้เนื่องจากการใช้เครือข่ายคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลาย

การสแกนส่วนประกอบที่เสียหายของชุดประกอบโดยใช้เครื่องสแกน 3 มิติ (รื้อปรับระบบ) พร้อมการประมวลผลและการพิมพ์ด้วยคอมพิวเตอร์ที่ตามมา เปิดโอกาสให้สร้างคอมเพล็กซ์การผลิตและซ่อมแซมอเนกประสงค์อเนกประสงค์
การสแกนช่วยเพิ่มความเร็วและความแม่นยำในการผลิตชิ้นส่วนได้อย่างมาก และยังช่วยลดต้นทุนของเครื่องมือวัดอีกด้วย ปัจจุบัน สแกนเนอร์ 3 มิติถูกนำมาใช้ในการควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วนที่ผลิตในองค์กรชั้นนำอยู่แล้ว

จนถึงปัจจุบัน ปัญหาหลักที่เป็นอุปสรรคต่อการนำเทคโนโลยีสารเติมแต่งเข้ามาใช้ในการผลิตคือการเลือกใช้วัสดุที่จำกัดและต้นทุนที่สูง ขนาดโดยรวมของผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นมีจำกัด และผลผลิตของอุปกรณ์ที่ต่ำ แต่เมื่อพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันของการพัฒนาเทคโนโลยีสารเติมแต่ง การเอาชนะปัญหาเหล่านี้ในอนาคตอันใกล้นั้นค่อนข้างจะเป็นจริง
ผลลัพธ์ที่นำเสนอในบทความได้รับในระหว่างการพัฒนาโครงการหมายเลข B1124214 ซึ่งดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบส่วนหนึ่งของภารกิจของรัฐในด้านกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์สำหรับปี 2559

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้
1. สลิวซาร์ V.I. โรงงานในบ้านทุกหลัง รอบโลก. - ฉบับที่ 1 (2808).
2. Dovbysh V.M. , Zabednov P.V. , Zlenko M.A. บทความ "เทคโนโลยีสารเติมแต่งและผลิตภัณฑ์โลหะ" ศูนย์วิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย FSUE "NAMI"
3. โซริน วี.เอ. Baurova N.I. , Shakurova A.M. การใช้วัสดุห่อหุ้มในการประกอบและซ่อมแซมข้อต่อเกลียว // เครื่องจักรก่อสร้าง. 2557. ครั้งที่ 8(842).
4. โซริน วี.เอ. Baurova N.I. , Shakurova A.M. การศึกษาโครงสร้างของกาวไร้อากาศแบบห่อหุ้ม // กาว สารเคลือบหลุมร่องฟัน เทคโนโลยี 2557. ครั้งที่ 5.
5. Baurova N.I. , Zorin V.A. , Prikhodko V.M. คำอธิบายของสถานการณ์สำหรับการเปลี่ยนวัสดุจากสถานะที่ใช้งานได้ไปเป็นสถานะที่ใช้งานไม่ได้โดยใช้สมการของทฤษฎีภัยพิบัติ "พับ" // Klei สารเคลือบหลุมร่องฟัน เทคโนโลยี 2557. ครั้งที่ 8.
6. Baurova N.I. , Zorin V.A. , Prikhodko V.M. คำอธิบายกระบวนการย่อยสลายคุณสมบัติของวัสดุโดยใช้เครื่องมือของทฤษฎีภัยพิบัติ // วัสดุทั้งหมด หนังสืออ้างอิงสารานุกรม. 2557. ครั้งที่ 11.
Baurova N.I. , Sergeev A.Yu การศึกษาโครงสร้างกลไกการทำลายข้อต่อกาวหลังการทดสอบโดยวิธีดึงออก // กาว สารเคลือบหลุมร่องฟัน เทคโนโลยี 2557. ครั้งที่ 4.

เทคโนโลยีสารเติมแต่งได้รับการอ้างถึงอย่างสมเหตุสมผลว่าเป็นเทคโนโลยีแห่งศตวรรษที่ 21 พวกเขามีศักยภาพที่ดีในการลดต้นทุนด้านพลังงานสำหรับการสร้างผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย ระดับของการใช้ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมเป็นตัวบ่งชี้ที่แท้จริงของอำนาจทางอุตสาหกรรมของรัฐและการพัฒนาที่เป็นนวัตกรรม ในขณะนี้ บริษัท รัสเซียใช้ผงโลหะที่นำเข้า ไม่มีการผลิตวัสดุผงแบบต่อเนื่องสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่งในรัสเซีย

กลุ่มวิจัยอินโฟมีน
ก่อตั้งขึ้นในปี 1993 เชี่ยวชาญในการศึกษาตลาดผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมในรัสเซียและกลุ่มประเทศ CIS ขอบเขตการวิจัยหลัก ได้แก่ วัตถุดิบแร่ โลหะ และผลิตภัณฑ์เคมี ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ผู้เชี่ยวชาญของบริษัทได้จัดทำบทวิจารณ์มากกว่า 1,000 รายการ บริษัทผู้ผลิต การค้า บริษัทที่ปรึกษา ธนาคาร และองค์กรทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 500 แห่งจาก 37 ประเทศทั่วโลกเป็นลูกค้าของ Infomine ในหมู่พวกเขา: Gazprom, Lukoil, TNK-BP, AFK Sistema, MMC Norilsk Nickel, Evraz Group S.A. , United Company Rusal เป็นต้น ความเป็นมืออาชีพของบริษัทได้รับการยืนยันจากสิ่งพิมพ์มากมายในนิตยสารวิทยาศาสตร์และวิทยาศาสตร์ยอดนิยม ตลอดจนการนำเสนอในการประชุมของ ระดับต่างๆ

ผงโลหะมีคุณสมบัติทางเคมีและโลหะวิทยาที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งช่วยให้สามารถนำไปใช้ในด้านต่างๆ ได้ ด้วยการกำเนิดของเทคโนโลยีสารเติมแต่ง ผงโลหะได้รับโอกาสในการพัฒนาใหม่ๆ ผงโลหะเป็นวิธีการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ประหยัดที่สุด โดยมีของเสียในระดับต่ำเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม (การหล่อ การตัดเฉือน การทำงานเย็นและร้อน) และจำนวนการดำเนินการขั้นต่ำเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับขั้นสุดท้าย . คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของผงโลหะคือความเป็นไปได้ในการผลิตวัสดุและผลิตภัณฑ์ที่ไม่สามารถหาได้จากวิธีการทางโลหะวิทยาแบบดั้งเดิม ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีสารเติมแต่ง กระบวนการผลิตจะง่ายขึ้นในอุตสาหกรรมการบิน วิศวกรรมไฟฟ้า เครื่องมือวัด - ทุกที่ที่มีความต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและ "การเติบโต" ของชิ้นส่วนโลหะ ปัจจุบันในแง่ของการแนะนำเทคโนโลยีสารเติมแต่ง รัสเซียล้าหลังประเทศชั้นนำของโลก ก่อนหน้านี้ ผู้บริโภคชาวรัสเซียต้องพึ่งพาทั้งการจัดหาผงโลหะคุณภาพสูงที่นำเข้าและการนำเข้าเครื่องพิมพ์ 3 มิติด้วยตัวเอง

สถานะของเทคโนโลยีสารเติมแต่งในโลก
เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3D) เริ่มพัฒนาในช่วงปลายยุค 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา ผู้บุกเบิกในด้านนี้คือ 3D Systems ซึ่งในปี 1986 ได้พัฒนาอุปกรณ์ stereolithographic เครื่องแรก เครื่องเลเซอร์เครื่องแรก - stereolithography (SLA) และผง (เครื่อง SLS) - มีราคาแพงมาก การเลือกใช้วัสดุค่อนข้างแคบและจนถึงกลางทศวรรษที่ 1990 ส่วนใหญ่ใช้ในกิจกรรมการวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องกับการป้องกัน อุตสาหกรรม. ในอนาคต หลังจากการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลอย่างแพร่หลายในด้านการออกแบบ การสร้างแบบจำลอง และการตัดเฉือน เทคโนโลยี 3 มิติเริ่มพัฒนาอย่างรวดเร็ว สำหรับเทคโนโลยี 3 มิติ แนะนำให้ใช้คำว่า Additive Manufacturing (AM) จากข้อมูลของ Wohlers Associates ตลาดเทคโนโลยี AM ทั่วโลกในปี 2014 มีมูลค่าประมาณ 3 พันล้านดอลลาร์โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ย 20-30% มีการคาดการณ์ว่าในปี 2020 ปริมาณตลาดอาจสูงถึง 16,000 ล้านดอลลาร์ ตลาดสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่งมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว การควบรวมและการซื้อกิจการของบริษัทผู้ผลิตเครื่องจักรกำลังเกิดขึ้น ศูนย์กลางใหม่สำหรับการให้บริการในด้านเทคโนโลยี AM กำลังเกิดขึ้น ศูนย์เหล่านี้กำลังรวมเป็นหนึ่งในยุโรป และตอนนี้กลายเป็นเครือข่ายทั่วโลก 63% ของเครื่องจักรสารเติมแต่งทั้งหมดในโลกผลิตในสหรัฐอเมริกา การนำเทคโนโลยี AM มาใช้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนที่สุดในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมการบิน การต่อเรือ วิศวกรรมไฟฟ้า ตลอดจนทันตกรรมและการผ่าตัดเสริมสร้าง ลูกค้าหลักและผู้บริโภคผลิตภัณฑ์ AM คืออุตสาหกรรมการบินและยานยนต์ในสหรัฐอเมริกาและยุโรป เทคโนโลยีเหล่านี้ดึงดูดบริษัทอุตสาหกรรมขนาดใหญ่: Boeing, Mersedes, General Electric, Lockheed Martin, Mitsubishi, General Motors ตัวอย่างเช่น Boeing ได้ขยายกลุ่มผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วน AM อย่างมีนัยสำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ขณะนี้มีการผลิตชิ้นส่วนมากกว่า 22,000 ชิ้นจาก 300 รายการด้วยวิธีนี้สำหรับเครื่องบินทางการทหารและเครื่องบินพาณิชย์ 10 ประเภท รวมถึง Dreamliner การปฏิเสธที่จะผลิตแผ่นโลหะทั้งหมดเพื่อทดแทนการใช้ผงซินเทอร์เมื่อขึ้นรูปโครงของเครื่องบินโบอิ้งหลายรุ่น ทำให้บริษัทสามารถเปลี่ยนไปใช้แบบพื้นฐาน ระดับใหม่การผลิต. จากข้อมูลของผู้เชี่ยวชาญของ General Electric ภายใน 10 ปี ชิ้นส่วนประมาณครึ่งหนึ่งของกังหันไฟฟ้าและเครื่องยนต์ของเครื่องบินจะผลิตโดยใช้เทคโนโลยี AM เทคโนโลยีสารเติมแต่งถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและการแพทย์ รวมถึงทันตกรรม จากข้อมูลของ Arcam อุปกรณ์ของพวกเขาถูกใช้เพื่อสร้างรากฟันเทียมไทเทเนียมมากกว่า 30,000 ชิ้นสำหรับการสร้างสะโพกขึ้นใหม่ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเทคโนโลยี AM คือเทคโนโลยีนี้ใช้ในการสร้างชิ้นส่วนโดยการสร้างวัสดุ ตรงข้ามกับการเอาออกในกรณีของการตัดเฉือน การใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีลักษณะเฉพาะที่ไม่สามารถใช้ได้สำหรับวิธีการประมวลผลอื่นๆ (เช่น มีรูโค้งหรือช่องว่างภายใน) วิธีการสร้างชิ้นส่วนแบบหลายชั้นทำให้เกิดโอกาสใหม่ๆ อย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น การผลิต "ชิ้นส่วนในบางส่วน" ชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติของวัสดุที่มีความหนาแตกต่างกัน (เรียกว่าวัสดุไล่ระดับสี) การผลิตโครงสร้างตาข่ายที่ไม่สามารถรับได้ ทั้งโดยการหล่อหรือการตัดเฉือน โอกาสสำคัญสำหรับเทคโนโลยี 3 มิติกำลังเปิดขึ้นในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาทำให้อัตราส่วนของมวลวัสดุที่จำเป็นสำหรับการปลดปล่อยชิ้นส่วนต่อมวลของชิ้นส่วนสุดท้ายลดลงอย่างมาก สำหรับชิ้นส่วนส่วนใหญ่ที่ทำด้วยวิธีดั้งเดิม อัตราส่วนนี้สามารถสูงถึง 20:1 เมื่อใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่ง อัตราส่วนนี้จะแย่ที่สุดที่ 2:1

ข้าว. 1. เครื่องหลอมเลเซอร์แบบเลือกรุ่น SLM 280 จาก SLM Solutions (ประเทศเยอรมนี)

บริษัทเลเซอร์เกือบทั้งหมดมีชื่อเทคโนโลยีต่างกัน สิ่งนี้ทำเพื่อสร้างความแตกต่างจากคู่แข่ง แต่ในทางเทคนิคแล้วพวกเขาทั้งหมดเป็นเทคโนโลยีฟิวชั่นเลเซอร์แบบเลือก - เทคโนโลยี SLM อย่างไรก็ตาม ชื่อนี้ถูกกำหนดให้กับ SLM Solutions โดยปริยาย SLM Solutions (เยอรมนี) เป็นหนึ่งในผู้นำระดับโลกในด้านเทคโนโลยีการสังเคราะห์ด้วยเลเซอร์ SLM Solutions ร่วมมืออย่างจริงจังกับ FILT จากความร่วมมือนี้ SLM 280 ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ "ล้ำหน้า" ที่สุดในปัจจุบันจึงปรากฏขึ้น (รูปที่ 1) อุปกรณ์นี้โดดเด่นด้วยการมีเลเซอร์สองตัว: รูปร่างภายนอกของชิ้นส่วนและผนังบางถูกประมวลผลโดยเลเซอร์ตัวแรกที่มีกำลัง 400 W ส่วนหลักของชิ้นส่วนนั้นถูกประมวลผลโดยเลเซอร์ตัวที่สองที่ทรงพลังกว่า (1,000 ว). การรวมกันของเลเซอร์สองตัวที่มีกำลังต่างกันทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความหนาของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นได้ถึง 0.3 มม. นอกจากนี้ยังช่วยให้อุปกรณ์มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ: ความเร็วในการสร้างชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น (สูงสุด 5 เท่า) โครงสร้างภายในของวัสดุและความสะอาดของพื้นผิวด้านนอกดีขึ้น

ประเภทของเทคโนโลยีสารเติมแต่ง
เทคโนโลยีสารเติมแต่งสองประเภทมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐานในแง่ของวิธีการสร้างชั้น เทคโนโลยี Bed Deposition เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของชั้นแป้งในขั้นตอนแรก ตามด้วยการประมวลผลแบบเลือก (เฉพาะเจาะจง) ของชั้นที่ก่อตัวขึ้นด้วยเลเซอร์หรือด้วยวิธีอื่น เทคโนโลยีนี้ค่อนข้างตรงกับคำว่า "การสังเคราะห์แบบคัดเลือก" หรือ "การเผาด้วยเลเซอร์แบบเลือก" (SLS - การเผาด้วยเลเซอร์แบบเลือก) หากเครื่องมือ "ชุบแข็ง" เป็นเลเซอร์ ซึ่งในกรณีนี้ไม่เหมือนกับเลเซอร์สเตอรีโอลิโธกราฟี (เทคโนโลยี SLA) แหล่งกำเนิดความร้อน ไม่ใช่รังสีอัลตราไวโอเลต ประเภทที่สองของการทับถมโดยตรงคือการทับถมของวัสดุโดยตรงหรือโดยตรง กล่าวคือ ตรงไปยังจุดที่จ่ายพลังงานและตำแหน่งที่ชิ้นส่วนกำลังถูกสร้างขึ้น แบบจำลองของกลุ่มการทับถมของเตียงมีการนำเสนออย่างกว้างขวางที่สุดในตลาด บริษัทส่วนใหญ่ - ผู้ผลิตอุปกรณ์ดังกล่าวใช้เลเซอร์ในเครื่องจักรเป็นแหล่งพลังงานสำหรับเชื่อมต่ออนุภาคของส่วนประกอบของผงโลหะ ได้แก่ Arcam (สวีเดน), Concept Laser (เยอรมนี), EOS (เยอรมนี), Phenix Systems (ฝรั่งเศส), Realizes (เยอรมนี), Renishaw (สหราชอาณาจักร), SLM Solutions (เยอรมนี), Systems (สหรัฐอเมริกา) ในปี 2555 กลุ่มนี้รวมถึงบริษัทจีน Beijing Long Yuan Automated Fabrication Systems และ Trump Precision Machinery เครื่องจักรกลุ่มที่สอง (การสะสมโดยตรง) รวมถึงอุปกรณ์จาก POM Group, Optomec, Sciaky (สหรัฐอเมริกา), Irepa Laser (ฝรั่งเศส), InssTek (เกาหลีใต้) ในรัสเซียไม่มีการผลิตเครื่อง AM จำนวนมากที่ใช้ผงโลหะเป็นวัสดุ ในเวลาเดียวกัน มีหลายองค์กรที่มีส่วนร่วมในการพัฒนาและสร้างต้นแบบของอุปกรณ์ประเภทนี้ ตัวอย่างเช่น JSC Elektromekhanika (ภูมิภาคตเวียร์) โดยความร่วมมือกับ FGBOU VPO MGTU STANKIN ได้ผลิตการตั้งค่า 3 มิติอัตโนมัติสำหรับการเพิ่มช่องว่างไทเทเนียมที่มีความแม่นยำของชิ้นส่วนที่ซับซ้อนในสุญญากาศโดยการสังเคราะห์ลำแสงอิเล็กตรอนแบบชั้นต่อชั้นจากผงโลหะที่กระจายตัวอย่างละเอียด TVEL JSC ร่วมกับองค์กรวิทยาศาสตร์แห่งสาขา Ural ของ Russian Academy of Sciences พัฒนาและจัดการการผลิตการติดตั้ง URAM-550 สำหรับการผสมเลเซอร์แบบเลือกของผงโลหะที่มีขนาดห้องทำงาน 500 × 500 × 500 มม. Rosatom ร่วมกับกระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะสร้างเครื่องพิมพ์ 3 มิติต้นแบบสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะบนพื้นฐานของ NPO TsNIITMASH ผู้เชี่ยวชาญของ JSC "National Institute of Aviation Technologies" ได้พัฒนาการติดตั้งเลเซอร์ทดลองหลายประเภทสำหรับการสังเคราะห์แบบชั้นต่อชั้น การพัฒนาอุปกรณ์สำหรับการสังเคราะห์เลเยอร์ต่อเลเยอร์ด้วยเลเซอร์นั้นดำเนินการโดย Institute for Problems of Laser และ เทคโนโลยีสารสนเทศ(ไอพีลิท).

ข้าว. 2. เครื่อง X line 1000R AM จาก Concept Laser

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ X line 1000R (รูปที่ 2) ที่มีพื้นที่การสร้าง 630×400×500 มม. ถือเป็นเครื่อง AM ที่ใหญ่ที่สุดของบริษัท ได้รับการพัฒนาโดยความร่วมมือกับ Fraunhofer Institute for Laser Technology (FILT) โดยมีส่วนร่วมของ Daimler AG และเข้าสู่ตลาดในปี 2556 เครื่องจักรดังกล่าวเครื่องแรกได้รับการติดตั้งที่ Daimler AG เพื่อผลิตชิ้นส่วนยานยนต์อะลูมิเนียม การปรับเปลี่ยน X line 2000R เพิ่งถูกเพิ่มเข้ามาในรุ่นนี้พร้อมกับเลเซอร์สองตัวที่มีกำลัง 1,000 W พื้นที่ก่อสร้างเพิ่มขึ้นเป็น 800×400×500 มม. บริษัทตอบสนองความต้องการของลูกค้าในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์โดยเพิ่มความเร็วในการสร้างผลิตภัณฑ์

ข้าว. 3. DMD IC106 จากปอม

POM (Precision Optical Manufacturing) เป็นผู้พัฒนาเทคโนโลยี DMD และผู้ถือสิทธิบัตรสำหรับโซลูชันทางเทคนิคดั้งเดิมสำหรับระบบเลเซอร์และระบบควบคุมป้อนกลับพร้อมการควบคุมพารามิเตอร์หลักของการสร้างชิ้นส่วนแบบเรียลไทม์พร้อมกัน: ปริมาณการจัดหาวัสดุ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของหัว และเลเซอร์ พลังงาน ซึ่งรับประกันความเสถียรและคุณภาพของเวิร์กโฟลว์ (รูปที่ 3) เทคโนโลยีนี้ช่วยให้การป้อนวัสดุสองประเภทแบบขนานหรือตามลำดับซึ่งมีสมบัติทางกายภาพและเคมีต่างกัน และด้วยเหตุนี้จึงสร้างส่วนประกอบของโลหะคู่ได้ เช่น แม่พิมพ์สำหรับฉีดพลาสติก (ตัวแม่พิมพ์ทำจากทองแดง ชิ้นงานทำจากเหล็กกล้าเครื่องมือ) หรือใช้แบบพิเศษ สารเคลือบต่างๆ เช่น บนเสื้อสูบ แหวนลูกสูบ เพลาลูกเบี้ยว บ่าวาล์ว

เทคโนโลยีการผลิตผงโลหะ
ปัจจุบัน ไม่มีข้อกำหนดทั่วไปสำหรับองค์ประกอบของผงโลหะที่ใช้ในเทคโนโลยี AM บริษัท ต่างๆ - ผู้ผลิตเครื่อง AM กำหนดงานด้วยรายการวัสดุบางอย่างซึ่งโดยปกติแล้ว บริษัท นี้จะจัดหาให้ ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับผงสำหรับเครื่อง AM คืออนุภาคที่มีรูปร่างเป็นทรงกลม นี่เป็นเพราะความจำเป็นในการบรรจุขนาดกะทัดรัดในปริมาตรที่แน่นอน และรับประกัน "ความลื่นไหล" ของส่วนประกอบของผงในระบบจ่ายวัสดุที่มีความต้านทานน้อยที่สุด ในตลาดมีองค์ประกอบหลายประเภทตั้งแต่เหล็กโครงสร้างธรรมดาไปจนถึงโลหะผสมทนความร้อนและโลหะมีค่า ขอบเขตของการใช้งานมีความหลากหลายอย่างมากตั้งแต่ทันตกรรมไปจนถึงอุตสาหกรรมเครื่องประดับ เทคโนโลยีหลักในการรับผงสำหรับเครื่อง AM คือการทำให้เป็นละอองด้วยแก๊ส การทำให้เป็นละอองในสุญญากาศ และการทำให้เป็นละอองแบบแรงเหวี่ยง ตามเทคโนโลยีการทำให้เป็นละอองของก๊าซ โลหะจะถูกหลอมในห้องหลอม (โดยปกติจะเป็นสุญญากาศหรือบรรยากาศเฉื่อย) จากนั้นจึงเทลงในโหมดควบคุมผ่านเครื่องฉีดน้ำพิเศษ ซึ่งการไหลของโลหะเหลวจะถูกทำลายโดยไอพ่นเฉื่อย ก๊าซภายใต้ความดัน มีสามบริษัทในยุโรป - ALD (ฮอลแลนด์), PSI - Phoenix Scientific Industries Ltd. (บริเตนใหญ่) และ Atomising Systems (บริเตนใหญ่) - ผลิตอะตอมไมเซอร์เป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ ในการทำให้เป็นละอองในสุญญากาศ กระบวนการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากก๊าซที่ละลายในของเหลว เครื่องฉีดน้ำประกอบด้วยสองห้อง - การหลอมและการฉีดพ่น ในห้องหลอมเหลว ความดันส่วนเกินของก๊าซ (ไฮโดรเจน ฮีเลียม ไนโตรเจน) จะถูกสร้างขึ้น ซึ่งจะละลายในการหลอมเหลว ในระหว่างการทำให้เป็นละออง โลหะภายใต้การกระทำของแรงดันในห้องหลอมจะขึ้นไปยังอุปกรณ์หัวฉีดซึ่งจะเข้าไปในห้องพ่นซึ่งจะทำให้เกิดสุญญากาศ แรงดันตกที่เกิดขึ้นจะเหนี่ยวนำให้ก๊าซที่ละลายน้ำไหลออกไปยังพื้นผิวของหยดที่หลอมละลายและ "ระเบิด" หยดจากภายใน ในขณะที่ให้รูปร่างทรงกลมและโครงสร้างผงที่กระจายตัวอย่างละเอียด เทคโนโลยีการทำให้เป็นละอองแบบแรงเหวี่ยงมีความหลากหลายมาก แต่สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือเทคโนโลยีที่ทำให้สามารถรับผงโลหะผสมที่มีค่าที่สุดสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่ง - โลหะที่ทำปฏิกิริยาและวัสดุทนไฟ ปัจจัยจำกัดเพียงประการเดียวในการพัฒนาเทคโนโลยีสารเติมแต่งคือค่าใช้จ่ายสูงของวัสดุสิ้นเปลือง (ผงโลหะ) ปัจจุบัน มีบริษัทหลายแห่งกำลังดำเนินการเกี่ยวกับการนำเทคโนโลยีต้นทุนต่ำมาใช้ในการผลิตผง (รวมถึงไททาเนียม) ความก้าวหน้าในทิศทางนี้จะนำไปสู่ความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับอุปกรณ์ 3 มิติที่สามารถสร้างแบบจำลองโลหะได้




ข้าว. 4. เครื่องฉีดน้ำ EIGA 50 จาก ALD (ฮอลแลนด์)

ผู้นำระดับโลกด้านการผลิตอุปกรณ์สำหรับการทำให้เป็นอะตอมของก๊าซคือ ALD (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ AMG Advanced Metallurgical Group) มีอะตอมไมเซอร์ในสายการผลิตสำหรับทั้งห้องปฏิบัติการ (ปริมาตรเบ้าหลอม 1.0–2.0 ลิตร) และเพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมที่มีความจุสูงถึง 500 กิโลกรัมต่อการหลอมเหลวหรือมากกว่านั้น ALD ยังเป็นผู้ผลิตอะตอมไมเซอร์สำหรับการผลิตส่วนประกอบของผงโดยใช้เทคโนโลยี EIGA - การหลอมแบบเหนี่ยวนำด้วยอะตอมของก๊าซเฉื่อย รุ่นพื้นฐาน EIGA 50 และ EIGA 100 แตกต่างกันที่ขนาดของวัตถุดิบที่ใช้ - แท่งขนาด 50 และ 100 มม. ตามลำดับ เครื่อง EIGA (รูปที่ 4) มีอัตราการพ่นต่ำ - ประมาณ 0.5 กก./วินาที อย่างไรก็ตาม เครื่องนี้อนุญาตให้พ่นวัสดุจำนวนมากพอสมควรระหว่างการหลอมครั้งเดียว - จากหน่วยไปจนถึงหลายสิบกิโลกรัม

ข้าว. 5. การติดตั้งการทำให้เป็นละอองแบบแรงเหวี่ยงของ LLC "Sferamet"

ในรัสเซีย มีประสบการณ์ในการรับวัสดุผงโดยการฉีดพ่นแบบแรงเหวี่ยงจากปลายแท่งที่ละลายด้วยพลาสมาอาร์ค วิธีการนี้ได้รับการพัฒนาในปี 1970 ที่ VILS ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีนี้ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในผลงานของ Sferamet LLC (ภูมิภาคมอสโก) LLC "Sferamet" เป็นผู้พัฒนาอุปกรณ์และเทคโนโลยีรุ่นใหม่สำหรับการผลิตเม็ดโลหะและโลหะผสมทรงกลมโดยการทำให้เป็นละอองแบบแรงเหวี่ยงของสารหลอมเหลว วัสดุเริ่มต้นสำหรับการผลิตเม็ดในโรงงาน UCR-6 ที่พัฒนาแล้ว (รูปที่ 5) คือช่องว่างทรงกระบอกหล่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 76–80 มม. และความยาว 700 มม. ในการติดตั้งนี้ ได้เม็ดที่มีการกระจายตัว 50 μm

การผลิตผงโลหะสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่งในรัสเซีย
การใช้เทคโนโลยีสารเติมแต่งอย่างเข้มข้นในรัสเซียมีข้อจำกัดทั้งจากการไม่มีเครื่อง AM และไม่มีผงโลหะละเอียด ในปัจจุบัน บริษัท รัสเซียใช้ผงนำเข้าที่จัดหาโดย บริษัท ที่ผลิตโรงงานเป็นหลัก ไม่มีการผลิตผงโลหะแบบต่อเนื่องสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่งในรัสเซีย Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Institute of Aviation Materials" (VIAM, Moscow) ผลิตส่วนประกอบของผงโลหะสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่งในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย ในอนาคตอันใกล้นี้มีแผนที่จะเปิดตัวอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ทันสมัยและการผลิตผงในเชิงพาณิชย์ ตามที่ผู้อำนวยการ VIAM นักวิชาการทั่วไป E.N. Kablov กองเรือการผลิตสารเติมแต่งที่มีอยู่ของรัสเซียต้องการผงประมาณ 20 ตันต่อปี จากข้อมูลของ Infomine ปริมาณนี้ถูกประเมินสูงเกินไปและกำลังการผลิตรวมของตลาดผงสำหรับการติดตั้งเทคโนโลยีสารเติมแต่งในรัสเซียเมื่อต้นปี 2559 ไม่เกิน 6-7 ตัน ปัจจุบัน บริษัท รัสเซียหลายแห่งมีส่วนร่วมในการผลิตผงโลหะสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่ง จากข้อมูลของผู้เชี่ยวชาญ ในช่วงต้นปี 2559 ส่วนประกอบของผงโลหะเชิงพาณิชย์ที่ได้รับการรับรองเกรดต่างๆ อาจปรากฏในตลาดภายในประเทศ ปัจจุบัน VIAM จัดหาผงด้วยตัวเอง แต่กำลังการผลิตมีขนาดเล็ก (มากถึง 2 ตันต่อปี) ความเคลื่อนไหวของ VIAM สู่การผลิตผงสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่งเริ่มต้นด้วยการจัดระเบียบการผลิตตัวประสานสำหรับการประสานสุญญากาศที่อุณหภูมิสูง ข้อกำหนดสำหรับผงประสานนั้นใกล้เคียงกับข้อกำหนดสำหรับส่วนประกอบของผงโลหะที่ใช้ในเทคโนโลยีสารเติมแต่ง รวมถึงการผสมเศษส่วนที่มีขนาดต่างกัน ตั้งแต่ปี 2010 VIAM ได้ทำงานอย่างแข็งขันในการสร้างการผลิตผงโลหะละเอียดโดยการพ่นของเหลวด้วยก๊าซเฉื่อยที่หน่วย ERMIGA10/100VI เทคโนโลยีสำหรับการรับผงโลหะบัดกรีนิกเกิลและไททาเนียมมากกว่า 10 เกรด (10–200 µm) ได้รับการพัฒนาและเชี่ยวชาญ เริ่มการส่งมอบบัดกรีไปยังโรงงานยานยนต์ งานกำลังดำเนินการเพื่อให้ได้ผงละเอียดสำหรับเทคโนโลยีสารเติมแต่ง ผงสำหรับพื้นผิวเลเซอร์ LMD (40–80 µm) จัดหาให้กับ JSC Aviadvigatel ซึ่งกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับพื้นผิวหนามของหน้าแปลนของใบมีด HPT งานกำลังดำเนินการเพื่อให้ได้ผงสำหรับการหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือก (20–40, 10–50 µm)

ข้าว. 6. M2 Cusing เลเซอร์ฟิวชั่นยูนิตทีละชั้นจาก Concept Laser

ในปี 2014 VIAM ได้ซื้อ Concept Laser M2 Cusing unit สำหรับการหลอมผงโลหะด้วยเลเซอร์แบบเลือก (รูปที่ 6) ซึ่งทำให้สามารถรับชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนเกือบทุกชนิดของโครงสร้างภายในได้โดยตรงจากผงโลหะโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ การวิจัยได้เริ่มขึ้นแล้วในด้านการจัดหาชิ้นส่วนสำหรับวงจรทั้งหมด ซึ่งจะช่วยเร่งการนำเทคโนโลยีสารเติมแต่งเข้าสู่การผลิต นอกจากนี้ ใน FSUE VIAM ใช้วิธีการฟิวชั่นเลเซอร์แบบชั้นต่อชั้นในโรงงาน M2 Cusing ของบริษัท Concept Laser จากผง EP648-VI (VKh4L) การผลิตเครื่องหมุนวนสำหรับเครื่องยนต์ 100-07, 100-08 , 100-09 ได้เริ่มขึ้นแล้ว. ส่วนหนึ่งของงานวิจัยที่ได้รับมอบหมายจาก Federal Space Agency ได้ดำเนินการงานที่แสดงให้เห็นความเป็นไปได้ที่จะได้รับผง (แกรนูล) จากนิกเกิลและไททาเนียมสำหรับการหลอมรวมด้วยเลเซอร์แบบเลือก

เทคโนโลยีสารเติมแต่งใน Rosatom: หมุนเวียนจากผงเป็นการใช้งาน

ข้าว. 7. แผนงานสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีสารเติมแต่งโดย Rosatom

นำเข้าอุปกรณ์สำหรับเทคโนโลยีเพิ่มเติมไปยังรัสเซีย
รัสเซียตอบสนองความต้องการเครื่องพิมพ์ 3 มิติผงโลหะด้วยการนำเข้าผลิตภัณฑ์เหล่านี้ จากข้อมูลของ Infomine ในปี 2552-2558 รัสเซียนำเข้าเครื่องจักรเทคโนโลยีสารเติมแต่งผงโลหะ 29 เครื่อง มูลค่าประมาณ 12 ล้านเหรียญสหรัฐ ในขณะเดียวกัน แนวโน้มการเติบโตของการส่งมอบการนำเข้าเป็นเรื่องปกติ (รูปที่ 10) ดังที่เห็นได้ในปี 2014 และ 2015 มีความโดดเด่นด้วย ระดับสูงสุดการส่งมอบมูลค่ามากกว่า 200,000 ดอลลาร์

ข้าว. 8. เครื่องฉีดน้ำ ALD VIGA-2B

ศูนย์วิทยาศาสตร์สำหรับผงวัสดุศาสตร์ (NCPM) ที่ Perm Research Polytechnic University (PNRPU) ได้ซื้อเครื่องฉีดน้ำ ALD VIGA-2B ในปี 2554 (รูปที่ 8) ในเดือนเมษายน 2014 เครื่อง AM ได้เปิดตัว หน่วยนี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับการวิจัยและการผลิตชุดผงทดลองขนาดเล็ก ช่วยให้คุณสามารถพ่นโลหะและโลหะผสมที่ไม่ทนไฟทั้งหมดที่มีจุดหลอมเหลวสูงถึง 1,700 °C ตามที่ผู้เชี่ยวชาญของ Scientific Center ระบุว่าผงดังกล่าวมีลักษณะเป็นทรงกลม แต่มีขนาดอนุภาคต่างกันตั้งแต่ 0.5 ถึง 100 ไมครอน

ข้าว. 9. โครงสร้างการจัดหาเครื่องพิมพ์ 3 มิติไปยังสหพันธรัฐรัสเซียโดยผู้ผลิตต่างประเทศรายใหญ่ในปี 2552-2558 %