Tri Maes sy'n Dal Y Diwydiant Argraffu 10.6D $3B yn Ôl

Yn ddiweddar, rhyddhaodd y cwmni ymchwil marchnad SmarTech Analysis ei ddata ar gyfer y diwydiant gweithgynhyrchu ychwanegion (AM). Penderfynodd, yn 2021, fod y sector argraffu 3D wedi cyrraedd $ 10.6 biliwn mewn refeniw, heb gynnwys y refeniw sy'n gysylltiedig â chontractau cynnal a chadw caledwedd ac offer ôl-brosesu. Mae'r cwmni'n rhagamcanu ymhellach y disgwylir i AC dyfu i dros $50 biliwn erbyn 2030.

Mae'r twf hwn yn agos at y duedd y bydd gweithgynhyrchwyr mawr yn defnyddio'r dechnoleg yn gynyddol ar gyfer cynhyrchu màs. Fodd bynnag, er mwyn i AC gyrraedd mabwysiadu ar raddfa eang, bydd angen iddo symud ymlaen yn sylweddol mewn tri maes hanfodol a chydgysylltiedig: trwygyrch, integreiddio ffatrïoedd, a rheoli ansawdd. Yn ffodus i'r diwydiant, mae'r rhain i gyd hefyd yn faterion sy'n cael sylw gweithredol.

Trwygyrch Argraffu 3D

Oherwydd ei wreiddiau fel technoleg prototeipio, ni ddyluniwyd argraffu 3D erioed gyda chynhyrchu màs mewn golwg. Yn lle hynny, mae ei allu i greu siapiau cymhleth wedi'i gyfyngu i rannau untro neu weithgynhyrchu swp bach. Am y rheswm hwnnw, mae cwmnïau ar draws y diwydiant argraffu 3D wedi bod yn gweithio i ddatblygu systemau a all wneud llawer o rannau mor gyflym â phosibl, cysyniad a elwir yn trwybwn.

Ymhlith yr arweinwyr yn hyn o beth mae HP, a dreuliodd flynyddoedd yn ymchwilio i'r dechnoleg cyn dadorchuddio technolegau sy'n gallu cynhyrchu'n gyflym mewn plastigau a metelau o'r diwedd. Mae'r cawr argraffu 2D wedi trosglwyddo ei arbenigedd mewn printheads inkjet drosodd i argraffu 3D gyda thechnoleg o'r enw Multi Jet Fusion (MJF). Mae MJF eisoes yn cael ei ddefnyddio i gynhyrchu sypiau mawr o rannau polymer ar gyfer popeth o sbectol i bots groser.

Dim ond y dechrau yw hyn i'r cwmni, sydd bellach yn cyflwyno ei dechnoleg Metal Jet. Math o'r hyn a elwir yn “jet rhwymwr metel,” mae Metal Jet yn dyddodi rhwymwr hylif ar bowdr metel, gan greu cydran y mae'n rhaid ei sintro wedyn mewn ffwrnais. Mae cwsmeriaid mor fawr â Volkswagen yn buddsoddi yn y dechnoleg gyda chynllun i gynhyrchu màs hyd at 100,000 o gydrannau metel yn flynyddol ar gyfer cerbydau defnyddwyr.

Fodd bynnag, nid HP yw'r unig gwmni yn y gofod hwn sy'n datblygu'n gyflym. Mae cwmni cychwyn a gafodd gyhoeddusrwydd eang o'r enw Desktop Metal yn gweithio i gyflymu'r broses o chwistrellu rhwymwr metel. Mae GE, hefyd, yn gweithio ar ei fersiwn ei hun o'r dechnoleg. Gyda'i gilydd, mae'r cwmnïau hyn yn cyflwyno cyfnod lle gellir defnyddio powdrau metel cost isel i argraffu 3D nifer fawr o rannau mewn un swydd, gan newid y strwythur cost ar gyfer argraffu metel 3D yn gyfan gwbl o bosibl.

Mae hyn yn golygu y byddant yn cymryd yr arweinwyr sefydledig mewn argraffu metel 3D, sydd fel arfer yn dibynnu ar sipio trawstiau laser pŵer uchel ar bowdrau metel drud. Mae'r cwmnïau hyn yn gweithio ar gynyddu trwygyrch, hefyd, trwy ychwanegu hyd at 12 laser i'w peiriannau.

Ffatrïoedd Argraffu 3D

Er y gall fflyd o argraffwyr 3D allu gweithgynhyrchu'n helaeth, nid yw hynny'n golygu y byddant o reidrwydd yn ffitio i weithrediad ffatri sy'n bodoli eisoes. I raddau helaeth, mae hyn oherwydd y ffaith nad oes ganddynt feddalwedd lefel cynhyrchu màs.

Nawr, mae llond llaw o fusnesau newydd wedi dod i'r amlwg i ymgymryd â'r her o ddatblygu meddalwedd AM-benodol ar gyfer systemau gweithredu gweithgynhyrchu (MES). Mae'r offer hyn yn ei gwneud hi'n bosibl rheoli fflyd o argraffwyr 3D a'u cysylltu â meddalwedd cynhyrchu presennol cwmni. Maent fel arfer yn cynorthwyo yn y llif gwaith trefn-i-wneuthuriad cyfan. Mae hyn yn golygu dyfynnu ac olrhain archebion, paratoi ffeiliau argraffu, monitro swyddi argraffu a chasglu data, ciwio fflyd argraffwyr, rheoli ansawdd, a chludo.

Mae meddalwedd MES o reidrwydd yn cysylltu ag offer meddalwedd presennol busnes. Mae hyn yn cynnwys rheoli cylch bywyd cynnyrch (PLM), cynllunio adnoddau menter (ERP), a meddalwedd TG cyffredinol. Er y gallai PLM gynnwys y feddalwedd modelu 3D a ffefrir gan gwmni, bydd ERP yn cynnwys popeth o raglenni cyflogres i offer ar gyfer olrhain cyllid cyffredinol.

Mae llwyfannau MES bellach yn gweithio i gymryd yr holl feddalwedd y gallai gwneuthurwr fod yn gweithio gyda hi eisoes a mewnosod argraffu 3D yn y cymysgedd. Fodd bynnag, nid cyfyngu eu hunain i AC yn unig y maent. Mae llawer o ddatblygwyr MES yn edrych i gysylltu ag offer cynhyrchu eraill, megis peiriannau CNC. Yna, gyda chymorth dysgu peiriant, gellir gwella'r llif gwaith cyfan yn awtomatig wrth i ddata o bob archeb a phob swydd peiriant fwydo'n ôl i'r cylch gwaith. Mae deallusrwydd artiffisial yn ychwanegu'n sylweddol at alluoedd meddalwedd MES.

Rheoli Ansawdd Argraffu 3D

Efallai mai'r rhwystr mwyaf i fabwysiadu AC eang yw rheoli ansawdd. Mae hyn oherwydd, gydag ychwanegyn, mae pob rhan yn wahanol. Gall pob pwynt ar y llwyfan adeiladu fod ychydig yn wahanol a gall hyd yn oed yr amrywiad lleiaf mewn paramedr argraffu newid microstrwythur y gwrthrych printiedig.

Yn ei dro, ni fydd gwrthrych sy'n cael ei argraffu ar un ongl yr un peth ag un wedi'i argraffu ar un arall. Ac, oherwydd bod rhannau wedi'u cronni fesul haen, mae'n anodd dilysu geometregau mewnol eitem unwaith y bydd yr argraffu wedi'i gwblhau. O ganlyniad, yr unig ffordd wirioneddol o sicrhau ansawdd gwrthrych wedi'i argraffu yw gyda sgan CT, sy'n nodweddiadol yn ddull cost-ataliol ar gyfer archwilio llu o rannau.

Yn ffodus, nid yn unig yn systemau sganio CT mwy newydd gyda thagiau pris is yn dod i'r farchnad, ond mae offer eraill yn cael eu defnyddio i sicrhau ansawdd y rhannau printiedig. Yn eu plith mae efelychiad cyfrifiadurol. Mae cwmnïau fel ANSYS wedi datblygu meddalwedd a all ragweld unrhyw ddiffygion sy'n digwydd yn ystod y broses argraffu a gwneud iawn i nhw. Mae Hecsagon yn mynd â hyn gam ymhellach rhagweld materion ar lefel microsgopig.

Yn y cyfamser, mae cwmnïau fel Sigma Labs a Additive Assurance wedi creu caledwedd i fonitro siambrau adeiladu argraffwyr metel 3D i ganfod gwallau. Yn gynyddol, bydd yr offer hyn yn galluogi adborth gweithredol fel y gall y peiriannau gywiro materion yn gyflym yn ystod y broses argraffu. Pan fyddant yn gysylltiedig â meddalwedd MES ac efelychiad argraffu 3D, gall yr offer ddysgu o wallau'r gorffennol a mynd i'r afael â nhw cyn iddynt ddigwydd yn y dyfodol hyd yn oed.

Gyda'i gilydd, mae'r meysydd hyn yn symud ymlaen ar gyfraddau anhygoel, yn bennaf oherwydd bod gweithgynhyrchwyr yn gweld y gwerth mewn gallu cynhyrchu gwrthrychau o ffeiliau digidol yn ôl y galw. Wrth i gwmnïau mor fawr â Ford, GE, a Siemens edrych ar argraffu 3D i gynhyrchu rhannau terfynol o ansawdd, maent yn gyrru'r farchnad ychwanegion gyfan i blygu i'w hanghenion. Er mwyn cyrraedd $50 biliwn aruthrol erbyn diwedd y ganrif, mae'n rhaid i'r diwydiant argraffu 3D allu gwneud miliynau o rannau ar gyfer y cwsmeriaid hynny.