3D-Drucktrends 2019

2019 ist ein großes Jahr für die 3D-Druckindustrie. Nach den letzten zwei Jahren der Maschineninnovation und der breiten Systemimplementierung bezweifeln nur wenige Menschen die Fähigkeit des 3D-Drucks, die Fertigungslandschaft grundlegend zu verändern. Mit dieser Zuversicht kommen viele neue Fragen:Wo genau passt der 3D-Druck und welche Maschinen und Technologien werden die größte Wirkung erzielen? In diesem Artikel analysieren wir vier 3D-Drucktrends und ihre Auswirkungen auf die Branche.

Was sind einige 3D-Drucktrends für 2019?

1. Die Divergenz des Metall-3D-Drucks hin zu erschwinglichen Maschinen oder Maschinen für die Massenproduktion.
2. Eine breite Verbreitung von Metall-3D-Drucksystemen
3. Die ersten Versuche mit Binder Jetting als Technologie
4. Eine weit verbreitete Akzeptanz von hochwertigem Kunststoff- und Verbunddruck in Fertigungsbereichen.

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Die Divergenz im Metalldruck

Noch vor drei Jahren kostete kein 3D-Drucksystem aus Metall weniger als 500.000 US-Dollar in der Implementierung. Realistischerweise kosten die meisten Metalldrucker – einschließlich Kauf, Installation und Support – mehr als eine Million Dollar. Fast alle diese Maschinen verwendeten selektives Laserschmelzen (oder eine nahe Ableitung), ein Verfahren, das einen Hochleistungslaser und ein Pulvermanagementsystem erfordert. Diese großen, teuren und schwer zu wartenden Maschinen würden im Innovationslabor eines großen Unternehmens stehen und entweder Prototypen oder explorative Designs ausdrucken.

In den letzten Jahren haben zwei entscheidende Veränderungen zu einer Divergenz in der Verwendung des Metalldrucks geführt. Erstens hat eine Reihe von Unternehmen erschwinglichere Metalldrucker auf den Markt gebracht (Startkosten von 100.000 bis 200.000 US-Dollar), die die finanzielle Eintrittsbarriere verringern und mehr Unternehmen ermöglichen, in den Prozess für eine breitere Palette von Anwendungen zu investieren. Zweitens haben Unternehmen wie GE Additive (durch den Kauf von zwei Metall-3D-Druckerunternehmen) und HP (durch die Entwicklung ihres eigenen Binder Jetting-Druckers) experimentiert und sind erfolgreich bei der Implementierung der additiven Fertigung in größerem Maßstab mit Investitionen in zweistelliger oder sogar hunderter Millionenhöhe Endverbrauchsteile in Produktionsmengen produzieren. Diese Kostendivergenz weist auf eine Zukunft mit zwei klaren Zielen hin:die Verbreitung von 3D-Metalldruckern und die Verwendung von additiver Metallfertigung für eine echte Produktion.

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Verbreitung und Prüfung von Metall-3D-Druckern

Eine Umsatzsteigerung von 79 % im Vergleich zum Vorjahr sorgt für Aufsehen. Für 2018 liegen uns zwar noch keine Daten vor, aber der Sprung von 983 verkauften Metalldruckern im Jahr 2016 auf 1.768 im Jahr 2017 (laut Wohlers Report 2018 .) ) fällt auf. Es deutet auf eine zunehmend verbreitete Verwendung von Metall hin, die mit erschwinglicheren Maschinen übereinstimmt. Im Jahr 2019 werden eine Vielzahl von Unternehmen Tausende von Metall-3D-Druckern (einschließlich des Metal X) ausliefern, von denen viele eine Technologie verwenden, die vor drei Jahren noch nicht existierte.

Die Erhöhung der Anzahl von Metall-3D-Druckern in Kundenhand ist offensichtlich großartig für die Branche. Neben Bekanntheit und Akzeptanz gibt es jedoch einen dritten Vorteil, der am wichtigsten sein könnte:Spezifikation und Tests. Derzeit sind viele Metall-3D-Drucksysteme weitgehend ungetestet:Weit mehr Unternehmen haben Maschinen angekündigt, als sie tatsächlich ausgeliefert haben, was zu einer erheblichen Lücke zwischen den versprochenen Fähigkeiten und der wahrscheinlichen Realität führt. 2019 wird dazu beitragen, diese Versprechen zu bekräftigen und die Drucker, Technologien und Anwendungen, die am nützlichsten sind, vom Rest zu trennen. Mit dem Hype kommt die Marktsättigung, und 2019 ist das Jahr, in dem dieser stark gehypte, neu gesättigte Markt vor dem Gericht der öffentlichen Meinung getestet wird.

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Die ersten Versuche von Binder Jetting

Massenproduktionsfähige 3D-Metalldrucker sind seit langem der heilige Gral der additiven Fertigung. Im Laufe der Jahre wurden einige Technologien als die Zukunft der Massenproduktion angepriesen, aber keine hat sich durchgesetzt. Nur wenige Leute erwarteten, dass Binder Jetting, eine im Kunststoff-3D-Druck übliche und dem Papier-(2D-)Druck überraschend ähnliche Technologie, den Mantel einnehmen würde. Es ist nicht einmal eine neue Technologie im Metallbereich:Ein Anbieter verkauft seit Jahren Binder-Jetting-Metalldrucker. Mit der Normalisierung des Sinterprozesses, Prozessverbesserungen und dem Eintritt von HP in den Weltraum scheint es jedoch jetzt das nächste große Ding zu sein.

Der größte Vorteil von Binder Jettings ist das einfache, energiesparende Verfahren. Anstatt einen Laser zum thermischen Zusammenschmelzen von Metallpulver zu verwenden, wird ein Polymerbindemittel verwendet, das von einem Tintenstrahlsystem ähnlich dem in einem Standardpapierdrucker aufgebracht werden kann. Dieser Prozess ist schnell und führt zu vielen Teilen, die chargenweise gesintert werden können.

In Wirklichkeit ist Binder Jetting nur wenige Jahre von einer ernsthaften Relevanz im Fertigungsbereich entfernt – mit einigen großen Fragen, die beantwortet werden müssen, bevor es dort ankommt. Kann Sintern im Maßstab funktionieren? Wie zuverlässig können die Drucker sein und wie genau können die Teile sein? Welche Einschränkungen hinsichtlich Geometrie und Teilegröße gibt es bei diesen Maschinen? Und schließlich wissen wir, dass sie schnell sind, aber wie schnell können sie werden? Wenn die Entwickler dieser Technologie diese Fragen beantworten können, sind keine Grenzen gesetzt.

Weitverbreitete Akzeptanz von hochfestem 3D-Druck

Der 3D-Druck erlebte wie jede neue Technologie einen ausgeprägten Hype-Zyklus wie den folgenden.

Wenn der Hype-Zyklus 2009 begann (als die ersten Billigdrucker auf den Markt kamen), dann war der Tiefpunkt des „Trogs der Desillusionierung“ irgendwann zwischen 2014 und 2015. Viele Fertigungs- und Maschinenbauunternehmen hatten versucht, eine Technologie zu integrieren, die als die endgültige Zukunft der Fertigung gepriesen wurde, stellten jedoch fest, dass die Materialien begrenzt, die Teilequalität schlecht und die Zuverlässigkeit gering waren. Dann änderte sich etwas. In den letzten vier Jahren sind starke, zähe sowie chemikalien- und hitzebeständige Materialien entstanden, die auf 3D-Druckern hergestellt werden können, die zuverlässiger und genauer sind als ihre Vorgänger. Maschinen wie der Markforged Mark Two und X7 (beide 2016 auf den Markt gebracht, obwohl der X7 ursprünglich als Mark X bekannt war) haben die Wahrnehmung zu Tausenden verändert und beweisen, dass der 3D-Druck einen wichtigen Platz in der Fertigung einnimmt.

Also, wo sind wir jetzt? Es scheint, als wären wir irgendwo auf dem „Hang der Aufklärung“. Es gibt noch viele neue Maschinen und Materialien zu entwickeln und neue Anwendungen zu erforschen, aber es ist ziemlich klar, dass der 3D-Druck zu einem produktiven Werkzeug im Repertoire von Designern, Ingenieuren und Herstellern auf der ganzen Welt geworden ist. Die große Frage ist nun, wie weit es noch gehen wird:Sind wir nahe am Produktivitätsplateau oder stehen noch viele weitere Innovationen an? Wir bei Markforged glauben fest daran, dass dies nur der Anfang ist.

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