O que deu errado com a impressão 3D e por que não há voz agora?

Impressão 3D foi chamada de nova tecnologia da revolução industrial há muitos anos, então por que a voz sobre a impressão 3D está ficando mais silenciosa agora? A impressão 3D é realmente uma tecnologia que pode liderar a tendência industrial? O que dificulta a possibilidade de impressão 3D para alcançar a produção em larga escala?

Definição de impressão 3D

Impressão 3D, também conhecida como “Manufatura Aditiva “, é uma tecnologia emergente de prototipagem rápida. Ao contrário dos processos tradicionais de fabricação subtrativa, a impressão 3D é uma tecnologia na qual os materiais são depositados ou colados camada por camada para construir objetos tridimensionais com base em arquivos de projeto de dados.

A tecnologia de impressão 3D no sentido moderno nasceu nos Estados Unidos em meados da década de 1980. Charles Hull (fundador da 3D Systems) e Scott Crump (fundador da Stratasys) são pioneiros na tecnologia de impressão 3D.

No final dos anos 1980 e início dos anos 1990, um grupo de pequenas e médias empresas de tecnologia americanas, representadas pela 3D Systems e DTM, desenvolveu sucessivamente a estereolitografia (SLA) , sinterização seletiva a laser (SLS) e modelagem de deposição de fusíveis (FDM) . e outras rotas técnicas convencionais, após mais de 20 anos de precipitação e melhoria contínua, tornou-se cada vez mais madura.

A maior diferença entre a impressão 3D e a fabricação tradicional está no processo de formação dos produtos. Na fabricação tradicional, todo o processo de fabricação geralmente precisa passar pelo processo de abertura do molde, fundição ou forjamento, corte e montagem de componentes. A impressão 3D elimina o processo complicado, sem molde, moldagem única. Portanto, a impressão 3D pode superar alguns projetos que não podem ser alcançados na fabricação tradicional e tornar estruturas mais complexas.

Por que a impressão 3D não alcançou a produção em massa?

A razão pela qual a impressão 3D não consegue produzir em larga escala é que as condições para a produção em larga escala ainda não estão disponíveis. E a impressora 3D é essencialmente uma única máquina, é uma forma da cadeia da indústria existente, não um sistema de integração de capacidade de fabricação direta.



De fato, há 20 ou 30 anos, a tecnologia de impressão 3D conseguiu fabricar produtos a partir de materiais como resina. Nos últimos anos, a gama de materiais que podem ser processados ​​por impressão 3D se expandiu para incluir materiais metálicos (tecnologia de sinterização a laser) e reorganizou com sucesso tecnologias de processo que existiam décadas atrás, como combinar tecnologia da informação, feixes de laser etc. processamento de superfície de produtos ou peças e manufatura aditiva.

Mas no que diz respeito ao desenvolvimento atual, o desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D depende da melhoria contínua da qualidade dos principais componentes, como lasers e pistolas de elétrons.

A aplicação da impressão 3D na indústria

Na fabricação industrial, as principais aplicações das impressoras 3D são duas.

1. Algumas peças ou produtos acabados com estruturas complexas são principalmente produtos acabados com requisitos de alta precisão e detalhes do processo, incluindo peças pequenas e componentes grandes.

Ou seja, a maioria das tecnologias de impressão 3D pode romper as restrições geométricas estruturais. E, portanto, no processamento de componentes em grande escala de determinadas estruturas, não apenas a dificuldade do processo é reduzida em relação aos tradicionais, mas o custo também é reduzido.

Por exemplo, na chamada Manufatura Aditiva a Laser, tradicionalmente, a estrutura da fuselagem do F-22 é feita de ligas forjadas de titânio. Devido à tecnologia de superposição da LAM, economiza 90% de matérias-primas muito caras e não requer fabricação especial. Para moldes, o custo de processamento, que originalmente era equivalente a 1 a 2 vezes o custo do material, agora precisa apenas de 10% do original. Estima-se aproximadamente que o custo de processamento de uma estrutura complexa de liga de titânio de 1 tonelada é de cerca de 25 milhões de yuans, e o custo da LAM é apenas muito menor do que o do processo tradicional.



2. Produtos de emergência ou de fabricação rápida para determinados setores.

A mais simples é militar, dando à equipe de manutenção mecânica o processamento de alguns produtos acabados no local para garantir a manutenção da plataforma mecânica em situações de emergência.

Na maioria dos casos, depois que os tanques de batalha terrestres e os veículos blindados são danificados, mais de uma certa porcentagem é abandonada diretamente devido a razões de custo. A impressão 3D pode resolver esses problemas, claro, durante a marcha, quando a logística está apertada, sem falar na rápida produção de alguns insumos.

Por exemplo, o mais famoso na área médica é usar a impressão 3D para imprimir modelos de alta precisão para auxiliar no tratamento. Por exemplo, o Stratasys Solidoodle 2 pode ser usado para imprimir modelos de órgãos internos ou tecidos de pacientes para auxiliar na formulação de planos cirúrgicos precisos. Sem a necessidade de membros externos compatíveis com o tecido biológico, a impressão 3D médica permite uma personalização profunda.

Dispositivos médicos in vitro incluem modelos médicos, dispositivos médicos como próteses, aparelhos auditivos, modelos para cirurgia dentária, etc. De acordo com estatísticas da organização americana Amputee Coalition, cerca de 2 milhões de pessoas nos Estados Unidos estão usando próteses impressas em 3D.

Motivos pelos quais a impressão 3D não pode ser dimensionada

1. A eficiência do modelo de produção

A eficiência da moldagem integrada de monômeros definitivamente não é comparável à eficiência do “processamento de peças classificadas + montagem na indústria”, pois esta mobiliza a capacidade produtiva de todo o sistema fabril, e o processamento de produtos semi-acabados e classificação pode melhorar a eficiência do processo. Para quase o mais alto, equivale à formação de uma linha de montagem em toda a indústria.

No entanto, com a moldagem integrada do corpo único, o fluxo de trabalho é completamente fixo e esse efeito industrial não pode ser formado, e o corpo atual da impressora 3D não pode suportar cargas de alta intensidade e longo prazo. Além disso, o custo de manutenção e a dificuldade de produção de uma única máquina são muito maiores do que o processo tradicional de distribuição uniforme da cadeia industrial.



2. Aplicabilidade de materiais de impressão 3D

O primeiro é o problema de processo causado pela aplicação do material.

Porque pós metálicos especiais precisam ser feitos com antecedência; a densidade dos produtos de metal impresso é baixa, até 98% da densidade dos fundidos e, em alguns casos, inferior às propriedades mecânicas dos forjados, é claro, em alguns componentes, como grandes componentes de liga de titânio (como o relativamente quente indústria da aviação) pode atender plenamente às propriedades mecânicas, mas a situação geral é discutível; alguns produtos impressos apresentam baixa qualidade superficial e precisão de 2-10μm, o que requer pós-processamento, como retificação e polimento; O material de suporte é difícil de remover ao imprimir em 3D peças com superfícies curvas complexas.

3. Custo mais alto do que a usinagem CNC tradicional

Obviamente, esse custo se deve principalmente ao custo de manutenção da única máquina funcionando com alta carga por um longo tempo, conforme mencionado anteriormente, resultando no alto custo da produção em larga escala.

Há também o custo dos materiais. O modelo de customização profunda do tipo de peça não é, na verdade, um modelo de produção de baixo custo com amplo mercado.

A impressão 3D também interromperá a produção?

A impressão 3D não pode se tornar um método de produção convencional devido à sua incapacidade de alcançar a produção em massa. Mas isso não significa que a impressão 3D não se tornará uma parte melhor do processamento e uma nova tendência no processamento de produtos no futuro.

O principal problema agora é que a atual indústria de impressão 3D precisa localizar com precisão o tipo de mercado e o público de seus produtos e promover o mercado dentro da indústria. A manufatura aditiva precisa desenvolver um novo mundo em seu próprio novo campo. Ou seja, as vantagens e conceitos da manufatura aditiva completa, desenvolvendo aplicações e mercados próprios.