การผลิตแบบเติมแต่งกับการพิมพ์ 3 มิติ: ทำความเข้าใจกับความแตกต่างที่สำคัญ

การแนะนำ

ในขณะที่มักใช้แทนกันได้การพิมพ์ 3 มิติและการผลิตสารเติมแต่งไม่ได้มีความหมายเหมือนกัน ค่อนข้างการพิมพ์ 3 มิติเป็นรูปแบบเฉพาะของกระบวนการอุตสาหกรรมที่กว้างขึ้นที่รู้จักกันในชื่อการผลิตสารเติมแต่ง

หากต้องการพูดง่ายๆลองคิดดูด้วยวิธีนี้: เครื่องพิมพ์ 3 มิติทั้งหมดทำการผลิตสารเติมแต่ง แต่ไม่ใช่การผลิตสารเติมแต่งทั้งหมดจะทำโดยสิ่งที่เรามักเรียกว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติ มันเหมือนกับการบอกว่ารถยนต์ทุกคันเป็นยานพาหนะ แต่ไม่ใช่ยานพาหนะทุกคัน (คุณมีรถบรรทุกรถจักรยานยนต์รถบัส ฯลฯ )

ในทำนองเดียวกันการพิมพ์ 3D เป็นประเภทของการผลิตสารเติมแต่งที่ได้รับความนิยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่รู้จักกันดีในเรื่องการเข้าถึงและการใช้งานในการสร้างต้นแบบและโครงการส่วนบุคคล

ตารางสำหรับภาพรวมอย่างรวดเร็ว:

เพื่อให้เข้าใจความแตกต่างนี้อย่างแท้จริงก่อนอื่นลองเจาะลึกแนวคิดพื้นฐานของ การพิมพ์ 3 มิติ

การพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?

เป็นแกนหลักของมัน การพิมพ์ 3 มิติ เป็นกระบวนการสร้างวัตถุสามมิติจากการออกแบบดิจิตอลโดยการเพิ่มชั้นวัสดุด้วยเลเยอร์ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการผลิตแบบลบแบบดั้งเดิมซึ่งนำวัสดุออกจากบล็อกขนาดใหญ่ (เช่นการตัดเฉือนหรือการแกะสลัก) การพิมพ์ 3D สร้างวัตถุขึ้นมาตั้งแต่เริ่มต้น วิธีการ "สารเติมแต่ง" นี้เป็นพื้นฐานของการดำเนินการ

กระบวนการพื้นฐานมักเกี่ยวข้องกับ:

1. การสร้างโมเดล 3 มิติ: สิ่งนี้มักจะเริ่มต้นด้วยการออกแบบดิจิตอลมักจะสร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์การออกแบบคอมพิวเตอร์ (CAD) หรือโดยการสแกนวัตถุที่มีอยู่
2. หั่นโมเดล: จากนั้นโมเดลดิจิตอล 3D นั้น "หั่น" โดยซอฟต์แวร์พิเศษเป็นหลายร้อยหรือหลายพันชั้นแนวนอนแนวนอน
3. การสะสมวัสดุ: จากนั้นเครื่องพิมพ์ 3D จะอ่านชิ้นเหล่านี้และฝากหรือทำให้ชั้นวัสดุเป็นชั้นได้อย่างแม่นยำตามชั้นตามส่วนตัดของแต่ละชิ้นจนกระทั่งวัตถุทั้งหมดเกิดขึ้น

เทคโนโลยีทั่วไปหลายประการสนับสนุนการฝึกพิมพ์ 3 มิติแต่ละชิ้นเหมาะสำหรับวัสดุและการใช้งานที่แตกต่างกัน:

• การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบหลอมรวม (FDM) / การผลิตเส้นใย Fused (FFF): นี่อาจเป็นเทคโนโลยีที่รู้จักกันดีที่สุดที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติเดสก์ท็อป มันใช้งานได้โดยการอัดเส้นใยเทอร์โมพลาสติกผ่านหัวฉีดที่ร้อนละลายวัสดุและวางมันไว้ชั้นโดยชั้นลงบนแพลตฟอร์มบิลด์
• Stereolithography (SLA): วิธีนี้ใช้เลเซอร์ UV ในการรักษาเลเยอร์เรซินของเหลวของเหลว (ฮาร์เดน) โดยเลเยอร์ เลเซอร์ติดตามภาพตัดขวางของวัตถุในถังของเรซินทำให้มันแข็งตัว
• การคัดเลือกเลเซอร์ซินเตอร์ (SLS): SLS ใช้เลเซอร์กำลังสูงเพื่อเลือกหลอมรวมอนุภาคขนาดเล็กของผงพอลิเมอร์ลงในโครงสร้างที่เป็นของแข็ง หลังจากแต่ละชั้นมีความแข็งแกร่งชั้นผงใหม่จะกระจายไปทั่วพื้นที่สร้าง
• การประมวลผลแสงดิจิตอล (DLP): คล้ายกับ SLA แต่ใช้หน้าจอโปรเจ็กเตอร์ดิจิตอลเพื่อแฟลชเลเยอร์ทั้งหมดของภาพในครั้งเดียวการรักษาเรซิ่นอย่างรวดเร็ว

ในอดีตและยังคงเป็นส่วนใหญ่การพิมพ์ 3 มิติได้พบแอปพลิเคชันหลักใน:

• ต้นแบบ: การสร้างแบบจำลองทางกายภาพของการออกแบบอย่างรวดเร็วสำหรับการทดสอบและการทำซ้ำก่อนการผลิตจำนวนมาก สิ่งนี้จะช่วยลดวัฏจักรและค่าใช้จ่ายในการออกแบบอย่างมีนัยสำคัญ
• โครงการอดิเรกและการศึกษา: การเข้าถึงที่เพิ่มขึ้นทำให้เป็นที่นิยมสำหรับโครงการส่วนบุคคลการสร้างรายการที่กำหนดเองและเป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการเรียนรู้เกี่ยวกับการออกแบบและวิศวกรรมในการตั้งค่าการศึกษา
• เครื่องมือและการติดตั้งที่กำหนดเอง: การผลิตเครื่องมือหรืออุปกรณ์จับยึดสำหรับงานการผลิตที่เฉพาะเจาะจงซึ่งมักจะมีต้นทุนที่ต่ำกว่าและการพลิกกลับเร็วกว่าวิธีการดั้งเดิม

ในขณะที่แอพพลิเคชั่นเหล่านี้มีความหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อการพิมพ์ 3 มิติมักจะมุ่งเน้นไปที่การผลิตในระดับที่ค่อนข้างเล็กมักจะมีพลาสติกหรือเรซินและเน้นการทำซ้ำการออกแบบมากกว่าชิ้นส่วนที่สำคัญ

เมื่อสร้างสิ่งที่พิมพ์ 3 มิติเราสามารถยกระดับความเข้าใจของเราไปยังคำที่ครอบคลุม: การผลิตสารเติมแต่ง

การผลิตสารเติมแต่งคืออะไร?

ในขณะที่การพิมพ์ 3 มิติมักจะทำให้นึกถึงเครื่องเดสก์ท็อปที่ผลิตต้นแบบพลาสติก การผลิตสารเติมแต่ง (AM) กำหนดกระบวนการอุตสาหกรรมที่กว้างขึ้นและมีความซับซ้อนมากขึ้น มันเป็นคำศัพท์ที่เป็นทางการและเป็นที่รู้จักในอุตสาหกรรมสำหรับตระกูลเทคโนโลยีที่สร้างวัตถุโดยการเพิ่มชั้นวัสดุโดยเลเยอร์โดยใช้แบบจำลองดิจิตอล 3 มิติ ในกรณีที่การพิมพ์ 3 มิติอาจถูกมองว่าเป็นปลายที่สามารถเข้าถึงได้ของภูเขาน้ำแข็งการผลิตสารเติมแต่งหมายถึงกลุ่มที่มีขนาดใหญ่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพใต้พื้นผิวโดยมุ่งเน้นที่การผลิตชิ้นส่วนการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงและใช้งานได้

การผลิตสารเติมแต่งนั้นเกินกว่าการสร้างต้นแบบเพื่อรวมแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมที่หลากหลายซึ่งมุ่งเน้นไปที่การผลิตที่แข็งแกร่งการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดและการสร้างชิ้นส่วนที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมการปฏิบัติงานที่ต้องการ มันเกี่ยวกับโซลูชั่นวิศวกรรมไม่ใช่แค่รุ่น แนวคิดที่กว้างขึ้นนี้รวมถึง แต่ไม่ จำกัด เฉพาะหลักการหลักของการก่อสร้างเลเยอร์ต่อชั้น

ความแตกต่างที่สำคัญสำหรับการผลิตสารเติมแต่งคือวัสดุที่หลากหลายซึ่งมักจะได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับลักษณะการทำงานเฉพาะที่จำเป็นในอุตสาหกรรมที่ต้องการ:

• โลหะ: นี่คือที่ซึ่งเปล่งประกายอย่างแท้จริงสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรม เทคโนโลยีเช่นการเลือกเลเซอร์แบบเลือก (SLM), อิเล็กตรอนคานหลอมเหลว (EBM) และการสะสมพลังงานโดยตรง (DED) ใช้เพื่อหลอมรวมโลหะผง (เช่นไทเทเนียมอลูมิเนียมสแตนเลสอัลลอยด์นิกเกิล) หรือลวดโลหะ
• โพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูง: นอกเหนือจากพลาสติกทั่วไปแล้ว AM ใช้โพลีเมอร์ขั้นสูง (เช่น Peek, Ultem, Nylon 12) ที่ให้ความแข็งแรงเชิงกลที่เหนือกว่าความต้านทานอุณหภูมิและความเฉื่อยทางเคมีเหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม
• คอมโพสิต: การผลิตสารเติมแต่งยังสามารถรวมเส้นใยเสริม (เช่นคาร์บอนไฟเบอร์หรือไฟเบอร์กลาส) ภายในเมทริกซ์พอลิเมอร์เพื่อสร้างชิ้นส่วนคอมโพสิตที่มีน้ำหนักเบา แต่แข็งแกร่งอย่างไม่น่าเชื่อ
• เซรามิกส์: กระบวนการ AM พิเศษสามารถผลิตส่วนประกอบเซรามิกที่ทนต่ออุณหภูมิสูงการสึกหรอและการกัดกร่อนมีประโยชน์ในการบินและอวกาศและชีวการแพทย์
• ทราย: สำหรับการหล่อในอุตสาหกรรม AM สามารถพิมพ์แม่พิมพ์ทรายและคอร์โดยตรงจากการออกแบบดิจิตอลโดยตรงเร่งกระบวนการโรงหล่อ

ในสาระสำคัญการผลิตสารเติมแต่งเป็นเรื่องเกี่ยวกับการเปลี่ยนการออกแบบดิจิตอลให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงและมักจะมีความซับซ้อนสูงสำหรับการใช้งานโดยตรงในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ผลักดันขอบเขตของสิ่งที่เป็นไปได้ในการออกแบบและการผลิต

ด้วยความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับคำศัพท์ทั้งสองตอนนี้เราสามารถอธิบายความแตกต่างที่สำคัญที่แยกแยะการผลิตสารเติมแต่งอย่างแท้จริงจากสิ่งที่ถูกมองว่าเป็นการพิมพ์ 3 มิติ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการผลิตสารเติมแต่งและการพิมพ์ 3 มิติ

ในขณะที่การพิมพ์ 3 มิติเป็นรูปแบบหนึ่งของการผลิตสารเติมแต่งการทำความเข้าใจความแตกต่างของพวกเขามีความสำคัญต่อการชื่นชมขอบเขตและความสามารถของเทคโนโลยีเหล่านี้อย่างเต็มที่ ความแตกต่างส่วนใหญ่อยู่ในระดับของพวกเขาการใช้งานทั่วไปวัสดุที่ใช้และความแม่นยำและคุณภาพที่คาดหวังของผลลัพธ์ของพวกเขา

มาตราส่วนและแอปพลิเคชัน: ตั้งแต่ต้นแบบไปจนถึงการผลิต

• การพิมพ์ 3 มิติ: มักจะเกี่ยวข้องกับการดำเนินการขนาดเล็กการพิมพ์ 3 มิติจะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับ การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว วัตถุประสงค์ทางการศึกษาและโครงการอดิเรก ความแข็งแกร่งของมันอยู่ในการสร้างแบบจำลองทางกายภาพอย่างรวดเร็วเพื่อแสดงภาพการออกแบบรูปแบบการทดสอบและความพอดีและทำซ้ำแนวคิดอย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปแล้วจะเน้นไปที่ความเร็วและความสามารถในการจ่ายสำหรับการกำหนดแนวความคิดมากกว่าประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
• การผลิตสารเติมแต่ง: นี่หมายถึงการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเสริมระดับอุตสาหกรรม มันมุ่งไปสู่ การผลิตขนาดใหญ่ขึ้น ของส่วนที่ใช้งานได้ส่วนท้ายและส่วนประกอบ การผลิตสารเติมแต่งอำนวยความสะดวกในการผลิตดิจิตอลโดยตรงการปรับแต่งมวลและการผลิตรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งเป็นไปไม่ได้หรือเป็นแรงบันดาลใจในการใช้วิธีการดั้งเดิม การมุ่งเน้นที่นี่คือประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือและการรวมเข้ากับซัพพลายเชนสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

วัสดุที่ใช้: จากพลาสติกไปจนถึงโลหะผสมประสิทธิภาพ

• การพิมพ์ 3 มิติ: โดยทั่วไปจะใช้วัสดุที่แคบกว่าโดยทั่วไป เทอร์โมพลาสทิค (เช่น PLA, ABS, PETG) และ เรซิน Photopolymer - วัสดุเหล่านี้โดยทั่วไปจะง่ายต่อการประมวลผลราคาไม่แพงและเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ไม่สำคัญหรือต้นแบบที่มองเห็นซึ่งความแข็งแรงเชิงกลสูงหรือความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงไม่สำคัญยิ่ง
• การผลิตสารเติมแต่ง: มีการใช้วัสดุที่กว้างขึ้นและมีความก้าวหน้ามากขึ้นรวมถึงประสิทธิภาพสูง โลหะ (เช่นอัลลอยไทเทเนียม, ซุปเปอร์อัลลอยที่ใช้นิกเกิล, สแตนเลส), วิศวกรรม โพลีเมอร์ (เช่น Peek, Ultem), Advanced คอมโพสิต และแม้กระทั่ง เซรามิก - วัสดุเหล่านี้ได้รับการคัดเลือกสำหรับคุณสมบัติเชิงกลความร้อนและสารเคมีเฉพาะทำให้สามารถสร้างชิ้นส่วนสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศการแพทย์และยานยนต์

ความแม่นยำและคุณภาพ: จากความอดทนสู่การรับรอง

• การพิมพ์ 3 มิติ: ในขณะที่การปรับปรุงการพิมพ์ 3 มิติอุตสาหกรรมผู้บริโภคและระดับเริ่มต้นอาจมี ความอดทนมากขึ้นสำหรับข้อผิดพลาด หรือข้อกำหนดที่เข้มงวดน้อยกว่าสำหรับความแม่นยำของมิติและผิวผิว เป้าหมายหลักมักจะสร้างแบบจำลองทางกายภาพที่เป็นตัวแทนได้อย่างรวดเร็วซึ่งอาจเป็นที่ยอมรับได้เล็กน้อย
• การผลิตสารเติมแต่ง: ความต้องการ ความแม่นยำความแม่นยำและการควบคุมคุณภาพที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับการใช้งานส่วนท้ายการใช้งาน ส่วนประกอบที่ผลิตผ่านการผลิตสารเติมแต่งมักจะต้องมีการทดสอบอย่างเข้มงวดการตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุและการปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรม (เช่นการรับรองการบินและอวกาศ, กฎระเบียบของอุปกรณ์การแพทย์) ขั้นตอนหลังการประมวลผล (เช่นการบำบัดความร้อนการตัดเฉือนหรือการตกแต่งพื้นผิว) มักจะมีความสำคัญในการผลิตสารเติมแต่งเพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลและคุณภาพพื้นผิวที่ต้องการเพิ่มความซับซ้อนและความแม่นยำของกระบวนการโดยรวม

วิธีที่แม่นยำที่สุดในการอธิบายคือการพิมพ์ 3 มิติเป็นชุดย่อยของการผลิตสารเติมแต่ง

ความสัมพันธ์: พวกเขาเหมือนกันหรือไม่?

ไม่พวกเขาไม่เหมือนกัน แต่มีการเชื่อมโยงอย่างประณีต วิธีที่แม่นยำที่สุดในการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างการพิมพ์ 3 มิติและการผลิตสารเติมแต่งคือการรับรู้ว่า การพิมพ์ 3 มิติเป็นชุดย่อยของการผลิตสารเติมแต่ง .

คิดว่ามันใช้การเปรียบเทียบที่คุ้นเคย: สี่เหลี่ยมทั้งหมดเป็นสี่เหลี่ยม แต่ไม่ใช่สี่เหลี่ยมทั้งหมดเป็นสี่เหลี่ยม

• A สี่เหลี่ยมผืนผ้า เป็นหมวดหมู่ที่กว้างขึ้นของรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีมุมฉากสี่มุม
• A สี่เหลี่ยม เป็นรูปสี่เหลี่ยมที่เฉพาะเจาะจงซึ่งทั้งสี่ด้านมีความยาวเท่ากัน

ในหลอดเลือดดำเดียวกัน:

• การผลิตสารเติมแต่ง เป็นกระบวนการที่ครอบคลุมระดับอุตสาหกรรมของการสร้างวัตถุวัตถุโดยเลเยอร์โดยใช้วัสดุและเทคโนโลยีต่าง ๆ สำหรับชิ้นส่วนการใช้งานปลายทางที่ใช้งานได้ มันเป็น "สี่เหลี่ยม" ที่กว้างขึ้น
• การพิมพ์ 3 มิติ เป็นวิธีการเฉพาะเจาะจงที่เข้าถึงได้ง่ายและเป็นที่นิยมในการผลิตสารเติมแต่งโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการสร้างต้นแบบการผลิตขนาดเล็กและวัสดุที่แคบลง (มักจะพลาสติก) มันเป็น "สี่เหลี่ยม" ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นภายใน "สี่เหลี่ยมผืนผ้า" ที่ใหญ่กว่า

ดังนั้นเมื่อมีคนอ้างถึงการพิมพ์ 3 มิติพวกเขากำลังอธิบายวิธีการผลิตสารเติมแต่งโดยเนื้อแท้ อย่างไรก็ตามเมื่อพูดถึงการผลิตสารเติมแต่งหนึ่งจะครอบคลุมเทคโนโลยีขั้นสูงที่หลากหลายวัสดุวัสดุและแอพพลิเคชั่นที่ขยายไกลเกินกว่าที่ประชาชนทั่วไปมักเชื่อมโยงกับ "การพิมพ์ 3 มิติ" คำว่า "การผลิตสารเติมแต่ง" เน้นความตั้งใจทางอุตสาหกรรมความแม่นยำและความสามารถด้านประสิทธิภาพที่สำคัญสำหรับการใช้งานที่สำคัญในขณะที่ "การพิมพ์ 3 มิติ" มักจะเน้นแนวคิดทั่วไปของการสร้างวัตถุสามมิติโดยเลเยอร์

ข้อดีของการผลิตสารเติมแต่ง

การผลิตสารเติมแต่งได้กลายเป็นเทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงซึ่งนำเสนอข้อได้เปรียบที่น่าสนใจสำหรับวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม ประโยชน์เหล่านี้กำลังผลักดันการยอมรับที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมมากมายตั้งแต่การบินและอวกาศไปจนถึงการดูแลสุขภาพ

การปรับแต่งและความซับซ้อน

หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของการผลิตสารเติมแต่งคือความสามารถในการสร้างที่ไม่มีใครเทียบได้ รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนสูง และโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนซึ่งเป็นไปไม่ได้หรือมีราคาแพงในการผลิตด้วยเทคนิคทั่วไปเช่นการตัดเฉือนหรือการขึ้นรูป เสรีภาพในการออกแบบนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถ:

• เพิ่มประสิทธิภาพส่วนหนึ่งของชิ้นส่วน: สร้างโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาด้วยการขัดเงาภายในหรือการออกแบบรังผึ้งที่ลดการใช้วัสดุโดยไม่ลดทอนความแข็งแรง
• รวมการประกอบ: รวมหลายส่วนเป็นส่วนประกอบที่ซับซ้อนเดี่ยวลดเวลาการประกอบจุดล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นและน้ำหนักโดยรวม
• ปรับแต่งผลิตภัณฑ์ตามความต้องการเฉพาะ: ผลิตผลิตภัณฑ์ที่กำหนดเองอย่างแท้จริงตั้งแต่การปลูกถ่ายทางการแพทย์เฉพาะผู้ป่วยไปจนถึงการใช้เครื่องมือตามความต้องการสำหรับกระบวนการผลิตเฉพาะทั้งหมดโดยไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์ใหม่หรือการปรับเปลี่ยนที่กว้างขวาง

ของเสียลดลง

ซึ่งแตกต่างจากการผลิตเชิงลบซึ่งเริ่มต้นด้วยวัสดุขนาดใหญ่และขจัดส่วนเกินออกจนกว่าจะได้รูปร่างที่ต้องการ (มักจะส่งผลให้เกิดของเสียอย่างมีนัยสำคัญ) กระบวนการที่มีประสิทธิภาพ .

• ใกล้กับการผลิตรูปร่างสุทธิ: เฉพาะวัสดุที่จำเป็นสำหรับชิ้นส่วนเท่านั้นที่ใช้เลเยอร์โดยเลเยอร์ สิ่งนี้จะช่วยลดของเสียจากวัสดุได้อย่างมีนัยสำคัญ 70-90% เมื่อเทียบกับวิธีการดั้งเดิม
• แนวทางที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม: การบริโภควัสดุที่ลดลงไม่เพียง แต่ช่วยลดต้นทุน แต่ยังช่วยให้เกิดการปฏิบัติด้านการผลิตที่ยั่งยืนมากขึ้นสอดคล้องกับความพยายามระดับโลกที่มีต่อการอนุรักษ์ทรัพยากรและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ความเร็วและประสิทธิภาพ

การผลิตสารเติมแต่งให้ประโยชน์อย่างมากในแง่ของระยะเวลาการผลิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนหรือแบบกำหนดเอง

• เวลาการผลิตที่เร็วขึ้น: สำหรับแอปพลิเคชั่นจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสร้างต้นแบบและการผลิตแบทช์ขนาดเล็กถึงกลาง AM สามารถผลิตชิ้นส่วนได้เร็วกว่าวิธีการดั้งเดิมที่ต้องใช้การตั้งค่าเครื่องมือหรือขั้นตอนการประมวลผลหลายขั้นตอน
• เวลานำที่ลดลง: ความสามารถในการไปโดยตรงจากการออกแบบดิจิตอลไปยังส่วนทางกายภาพโดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนหรือแม่พิมพ์ทำให้เวลานำจากแนวคิดไปสู่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ความคล่องตัวนี้ช่วยให้ บริษัท ต่างๆสามารถตอบสนองต่อความต้องการของตลาดได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้นและเร่งการพัฒนาผลิตภัณฑ์
• การผลิตตามความต้องการ: AM อำนวยความสะดวกในการ "พิมพ์ตามความต้องการ" ลดความต้องการสินค้าคงคลังขนาดใหญ่และช่วยให้การผลิตที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นปรับปรุงประสิทธิภาพและลดค่าใช้จ่ายด้านโลจิสติกส์

แอปพลิเคชันของการผลิตสารเติมแต่ง

ความสามารถที่เป็นเอกลักษณ์ของการผลิตสารเติมแต่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนใช้วัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงและอำนวยความสะดวกในการปรับแต่งได้นำไปสู่การยอมรับการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย มันไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือสร้างต้นแบบอีกต่อไป แต่เป็นวิธีการที่ทำงานได้สำหรับการผลิตส่วนประกอบที่สำคัญและมีความเชี่ยวชาญสูง

การบินและอวกาศ

อุตสาหกรรมการบินและอวกาศเป็นผู้เริ่มต้นที่สำคัญและผู้รับผลประโยชน์จากการผลิตสารเติมแต่งซึ่งขับเคลื่อนด้วยความต้องการที่สำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรง

• การผลิตชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบาสำหรับเครื่องบิน: AM ช่วยให้การสร้างโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนเช่นขัดแตะซึ่งสามารถลดน้ำหนักของส่วนประกอบได้อย่างมีนัยสำคัญ (เช่นวงเล็บท่ออากาศองค์ประกอบโครงสร้าง) โดยไม่ลดทอนความแข็งแรง เครื่องบินที่มีน้ำหนักเบากินเชื้อเพลิงน้อยลงนำไปสู่การประหยัดต้นทุนการดำเนินงานและลดการปล่อยมลพิษ
• ส่วนประกอบเครื่องยนต์ที่กำหนดเอง: การผลิตสารเติมแต่งใช้ในการผลิตใบมีดกังหันที่ซับซ้อนหัวฉีดเชื้อเพลิงและชิ้นส่วนเครื่องยนต์อื่น ๆ ที่มีช่องระบายความร้อนที่ดีที่สุดและรูปทรงเรขาคณิตที่เป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุด้วยวิธีการดั้งเดิม สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และประสิทธิภาพ
• ชิ้นส่วนทดแทนตามความต้องการ: ความสามารถในการพิมพ์ชิ้นส่วนตามความต้องการช่วยลดความต้องการสินค้าคงเหลือขนาดใหญ่และความเร็วในการบำรุงรักษาและกระบวนการซ่อมแซมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องบินเก่าที่ชิ้นส่วนอะไหล่ทั่วไปอาจหายาก

การดูแลสุขภาพ

การผลิตสารเติมแต่งกำลังปฏิวัติการดูแลสุขภาพโดยการเปิดใช้งานการแพทย์ส่วนบุคคลและอุปกรณ์การแพทย์ที่เป็นนวัตกรรม

• การสร้างรากฟันเทียมและขาเทียมที่กำหนดเอง: จากการสแกนทางกายวิภาคของผู้ป่วยแขนเฉพาะ AM สามารถผลิตคู่มือการผ่าตัดแบบกำหนดเอง, การปลูกถ่ายสมอง, การปลูกถ่ายศัลยกรรมกระดูก (เช่นการเปลี่ยนสะโพกและหัวเข่า) และแขนขาเทียมที่ตรงกับกายวิภาคของผู้ป่วยอย่างสมบูรณ์แบบ
• การพิมพ์ทางชีวภาพของเนื้อเยื่อและอวัยวะ: ในขณะที่ยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยส่วนใหญ่การพิมพ์ทางชีวภาพใช้ "Bio-INKS" ที่มีเซลล์ที่มีชีวิตเพื่อสร้างโครงสร้าง 3 มิติที่เลียนแบบเนื้อเยื่อของมนุษย์และในที่สุดอวัยวะที่อาจเกิดขึ้น สิ่งนี้ถือเป็นสัญญาอันยิ่งใหญ่สำหรับการทดสอบยาการสร้างแบบจำลองโรคและการแพทย์ฟื้นฟูแม้ว่าการพิมพ์อวัยวะที่ใช้งานได้สำหรับการปลูกถ่ายเป็นเป้าหมายระยะยาว
• แบบจำลองการผ่าตัด: ศัลยแพทย์สามารถใช้แบบจำลองทางกายวิภาคที่พิมพ์ 3 มิติที่ได้จากการสแกนผู้ป่วยเพื่อวางแผนขั้นตอนที่ซับซ้อนปรับปรุงความแม่นยำและลดเวลาการผ่าตัด

เกี่ยวกับยานยนต์

ภาคยานยนต์ใช้ประโยชน์จากการผลิตสารเติมแต่งสำหรับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและการผลิตส่วนประกอบพิเศษ

• ผลิตชิ้นส่วนรถยนต์และเครื่องมือที่กำหนดเอง: AM ใช้สำหรับการผลิตยานพาหนะพิเศษการฟื้นฟูรถยนต์คลาสสิกและส่วนประกอบที่กำหนดเองสูงสำหรับรถยนต์ประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการพิมพ์อุปกรณ์จับยึดติดตั้งและเครื่องมือการผลิตอื่น ๆ ที่เพิ่มประสิทธิภาพสายการประกอบ
• การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของการออกแบบใหม่: อุตสาหกรรมยานยนต์อาศัยการพิมพ์ 3 มิติอย่างมากสำหรับการสร้างต้นแบบของการออกแบบใหม่อย่างรวดเร็วตั้งแต่ส่วนประกอบภายในไปจนถึงชิ้นส่วนเครื่องยนต์เร่งการออกแบบและการทดสอบรอบของรุ่นยานพาหนะใหม่
• ส่วนประกอบที่เหมาะสมสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า (EVs): ในขณะที่ EVS Evolve กำลังถูกสำรวจเพื่อผลิตสิ่งที่แนบมาแบตเตอรี่น้ำหนักเบาระบบทำความเย็นที่ปรับให้เหมาะสมและส่วนประกอบมอเตอร์พิเศษเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและช่วง

ความท้าทายและข้อ จำกัด

แม้จะมีศักยภาพในการปฏิวัติและข้อได้เปรียบมากมาย แต่การผลิตสารเติมแต่งไม่ได้ไม่มีอุปสรรค ความท้าทายและข้อ จำกัด หลายประการในปัจจุบันส่งผลกระทบต่อการยอมรับและประสิทธิภาพที่แพร่หลายในแอปพลิเคชันบางอย่าง การทำความเข้าใจสิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับความคาดหวังที่เป็นจริงและเพื่อชี้นำการพัฒนาในอนาคตในสาขา

ค่าใช้จ่าย

การลงทุนเริ่มต้นและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องที่เกี่ยวข้องกับการผลิตสารเติมแต่งอาจมีความสำคัญ

• การลงทุนเบื้องต้นในอุปกรณ์อาจสูง: เครื่องจักรการผลิตสารเติมแต่งเกรดอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่สามารถประมวลผลโลหะหรือโพลีเมอร์ขั้นสูงเป็นตัวแทนของค่าใช้จ่ายที่สำคัญ นี่อาจเป็นอุปสรรคสำหรับ บริษัท ขนาดเล็กหรือใช้ AM สำหรับแอปพลิเคชันที่สำคัญน้อยกว่า
• ต้นทุนวัสดุอาจมีความสำคัญ: ผงเฉพาะเส้นใยหรือเรซินที่จำเป็นสำหรับ AM มักจะมีราคาแพงกว่าต่อกิโลกรัมมากกว่าวัสดุจำนวนมากที่ใช้ในกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมโลหะประสิทธิภาพสูงหรือโพลีเมอร์ที่กำหนดเอง
• ต้นทุนการดำเนินงาน: การใช้พลังงานสำหรับกระบวนการบางอย่างข้อกำหนดของก๊าซเฉพาะทาง (เช่นอาร์กอนสำหรับการพิมพ์โลหะ) และความต้องการผู้ประกอบการที่มีทักษะก็มีส่วนช่วยในค่าใช้จ่ายโดยรวม

ความยืดหยุ่น

ในขณะที่ฉันเก่งในการปรับแต่งและการผลิตในปริมาณต่ำการปรับขนาดสำหรับการผลิตจำนวนมากยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทายในหลาย ๆ กรณี

• การปรับขนาดการผลิตอาจเป็นเรื่องที่ท้าทาย: ธรรมชาติของชั้นโดยเลเยอร์ของการผลิตสารเติมแต่งมักจะส่งผลให้อัตราการสร้างช้าลงเมื่อเทียบกับกระบวนการดั้งเดิมที่มีปริมาณมากเช่นการฉีดขึ้นรูปหรือการปั๊ม การผลิตชิ้นส่วนที่เหมือนกันหลายล้านชิ้นอย่างมีประสิทธิภาพด้วย AM อาจเป็นเรื่องยากและใช้เวลานาน
• ตอบสนองความต้องการในปริมาณมาก: สำหรับสินค้าอุปโภคบริโภคหรือชิ้นส่วนยานยนต์ที่ต้องการหน่วยนับล้านวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมมักจะยังคงมีความได้เปรียบทางเศรษฐกิจและความเร็ว ขณะนี้ AM เหมาะสมกว่าสำหรับการผลิตปริมาณที่ซับซ้อนปรับแต่งหรือต่ำถึงปานกลาง
• คอขวดหลังการประมวลผล: ชิ้นส่วน AM จำนวนมากต้องการการโพสต์ที่สำคัญ (เช่นการกำจัดโครงสร้างสนับสนุนการบำบัดความร้อนการตกแต่งพื้นผิวการตัดเฉือน) เพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลที่ต้องการและคุณภาพพื้นผิว ขั้นตอนคู่มือหรือกึ่งอัตโนมัติเหล่านี้สามารถเพิ่มเวลาต้นทุนและ จำกัด ความสามารถในการปรับขนาดของเวิร์กโฟลว์การผลิตทั้งหมด

คุณสมบัติของวัสดุ

การสร้างความมั่นใจว่าคุณสมบัติของวัสดุที่สอดคล้องและคาดการณ์ได้ในชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นพื้นที่การวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง

• รับรองคุณสมบัติของวัสดุที่สอดคล้องกัน: กระบวนการสร้างแบบเลเยอร์โดยเลเยอร์การทำความร้อนอย่างรวดเร็วและรอบการระบายความร้อนและศักยภาพสำหรับความเครียดภายในสามารถนำไปสู่คุณสมบัติ anisotropic (คุณสมบัติที่แตกต่างกันไปตามทิศทาง) หรือข้อบกพร่องของกล้องจุลทรรศน์ (เช่นรูพรุน) ภายในส่วน สิ่งนี้สามารถส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงของความเหนื่อยล้าความเหนียวและความน่าเชื่อถือโดยรวมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่สำคัญ
• ข้อ จำกัด ในการเลือกวัสดุ: ในขณะที่ช่วงของวัสดุที่เข้ากันได้มีการเติบโต แต่ก็ยังมีข้อ จำกัด มากกว่าเมื่อเทียบกับการผลิตแบบดั้งเดิม วัสดุทั้งหมดไม่สามารถประมวลผลได้อย่างยิ่งและการบรรลุประสิทธิภาพของวัสดุเช่นเดียวกับชิ้นส่วนที่ผลิตตามอัตภาพอาจเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับโลหะผสมหรือโพลีเมอร์บางชนิด
• คุณสมบัติและการรับรอง: สำหรับอุตสาหกรรมที่มีการควบคุมอย่างมากเช่นการบินและอวกาศและการแพทย์การคัดเลือกและรับรองชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพและมาตรฐานความปลอดภัยที่เข้มงวดนั้นเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนใช้เวลานานและมีราคาแพง

แนวโน้มในอนาคตในการผลิตสารเติมแต่ง

การผลิตสารเติมแต่งเป็นสนามแบบไดนามิกพัฒนาอย่างต่อเนื่องด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในด้านเทคโนโลยีวิทยาศาสตร์วัสดุและการบูรณาการ มองไปข้างหน้าแนวโน้มสำคัญหลายประการจะพร้อมที่จะขยายขีดความสามารถและเสริมสร้างบทบาทของมันในฐานะกระบวนการผลิตกระแสหลัก

ความก้าวหน้าในวัสดุ

การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวัสดุใหม่และที่ได้รับการปรับปรุงนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปลดล็อคศักยภาพอย่างเต็มที่ของ AM สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

• การพัฒนาวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติที่ดีขึ้น: นักวิจัยกำลังพัฒนาโลหะผสมใหม่โพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงและวัสดุคอมโพสิตที่ได้รับการปรับปรุงโดยเฉพาะสำหรับกระบวนการเสริม ซึ่งรวมถึงวัสดุที่มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักเพิ่มขึ้นความต้านทานความเหนื่อยล้าที่ดีขึ้นคุณสมบัติความร้อนที่เหนือกว่าและความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้น เป้าหมายคือการจับคู่หรือแม้แต่เกินคุณสมบัติของชิ้นส่วนที่ผลิตตามอัตภาพ
• การใช้วัสดุนาโนในการผลิตสารเติมแต่ง: การรวมตัวกันของอนุภาคนาโนและวัสดุนาโนอื่น ๆ ในกระบวนการ AM ถือเป็นสัญญาในการสร้างชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติที่ไม่เคยมีมาก่อน สิ่งนี้อาจนำไปสู่วัสดุที่มีความสามารถในการรักษาตัวเองค่าการนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นหรือความเหนียวที่เหนือกว่าเปิดประตูสู่การใช้งานใหม่ทั้งหมด
• การพิมพ์หลายวัสดุ: ความสามารถในการรวมวัสดุที่แตกต่างกันอย่างแม่นยำภายในการพิมพ์ครั้งเดียวสร้างชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันในภูมิภาคต่าง ๆ เป็นพื้นที่สำคัญของการโฟกัส สิ่งนี้อาจนำไปสู่ส่วนประกอบที่มีส่วนที่อ่อนนุ่มและเข้มงวดเส้นทางนำไฟฟ้าและฉนวนหรือเซ็นเซอร์แบบบูรณาการ

ระบบอัตโนมัติและ AI

การรวมระบบอัตโนมัติและปัญญาประดิษฐ์ (AI) ได้รับการตั้งค่าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือและความฉลาดของเวิร์กโฟลว์การผลิตเพิ่มเติม

• การรวม AI สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: อัลกอริทึมการเรียนรู้ AI และเครื่องได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทุกขั้นตอนของกระบวนการ AM ตั้งแต่การสร้างการออกแบบ (การออกแบบทั่วไป) ไปจนถึงการตรวจสอบกระบวนการแบบเรียลไทม์และการควบคุมคุณภาพ AI สามารถทำนายความล้มเหลวของการพิมพ์ที่อาจเกิดขึ้นแนะนำพารามิเตอร์การสร้างที่ดีที่สุดและแม้แต่ระบุการรวมกันของวัสดุใหม่
• เวิร์กโฟลว์การออกแบบและการผลิตอัตโนมัติ: ระบบอัตโนมัติกำลังปรับปรุงการประมวลผลล่วงหน้า (เช่นการจัดวางชิ้นส่วนอัตโนมัติการสร้างการสนับสนุน) การตรวจสอบในแหล่งกำเนิดในระหว่างการสร้างและขั้นตอนหลังการประมวลผล (เช่นการกำจัดการสนับสนุนอัตโนมัติการตกแต่งพื้นผิว) สิ่งนี้จะช่วยลดการแทรกแซงด้วยตนเองเพิ่มปริมาณงานและปรับปรุงความสอดคล้อง
• Digital Twins: การสร้าง "ฝาแฝดดิจิตอล" ของกระบวนการผลิตและชิ้นส่วนเพิ่มเติมช่วยให้สามารถตรวจสอบแบบเรียลไทม์การบำรุงรักษาทำนายและการจำลองประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ เพิ่มความน่าเชื่อถือและลดวัฏจักรการพัฒนา

เพิ่มการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรม

เมื่อเทคโนโลยีครบกำหนดและผลประโยชน์ของมันได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมากขึ้นการผลิตสารเติมแต่งจึงถูกกำหนดให้ดูการยอมรับที่กว้างขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ

• การยอมรับในวงกว้างในอุตสาหกรรมต่าง ๆ : นอกเหนือจากการบินและอวกาศและการแพทย์อุตสาหกรรมเช่นสินค้าอุปโภคบริโภคพลังงานการก่อสร้างและแม้แต่อาหารกำลังสำรวจและนำไปใช้กับแอปพลิเคชันพิเศษ โฟกัสคือการเปลี่ยนจากช่องที่ใช้ไปสู่บทบาทแบบบูรณาการมากขึ้นภายในห่วงโซ่การผลิต
• การเติบโตของบริการการผลิตสารเติมแต่ง: การแพร่กระจายของสำนักงานบริการ AM พิเศษช่วยให้ บริษัท สามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีโดยไม่ต้องลงทุนอย่างมีนัยสำคัญในอุปกรณ์ ผู้ให้บริการเหล่านี้นำเสนอความเชี่ยวชาญวัสดุที่หลากหลายและกำลังการผลิตทำให้สามารถเข้าถึงได้มากขึ้น
• ความยืดหยุ่นในการผลิตและความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทาน: ความสามารถของ AM ในการผลิตชิ้นส่วนตามความต้องการและใกล้เคียงกับจุดที่ต้องการสามารถนำไปสู่ห่วงโซ่อุปทานที่ยืดหยุ่นและมีการแปลมากขึ้นลดการพึ่งพาฮับการผลิตที่ห่างไกลและลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการหยุดชะงักทั่วโลก
• มาตรฐานและการรับรอง: เมื่ออุตสาหกรรมเติบโตขึ้นการพัฒนามาตรฐานที่ชัดเจนและเส้นทางการรับรองสำหรับกระบวนการ AM และวัสดุจะสร้างความมั่นใจมากขึ้นและอำนวยความสะดวกในการยอมรับในวงกว้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคที่มีการควบคุมสูง