Was ist beim 3D-Druck schief gelaufen und warum gibt es jetzt keine Stimme mehr?

3D-Druck wurde vor vielen Jahren als die neue industrielle Revolutionstechnologie bezeichnet, warum wird die Stimme über den 3D-Druck jetzt leiser? Ist der 3D-Druck wirklich eine Technologie, die den industriellen Trend anführen kann? Was hindert die Möglichkeit des 3D-Drucks, eine Massenproduktion zu erreichen?

Definition von 3D-Druck

3D-Druck, auch bekannt als „Additive Manufacturing“. “, ist eine aufstrebende Rapid-Prototyping-Technologie. Im Gegensatz zu herkömmlichen subtraktiven Herstellungsverfahren ist der 3D-Druck eine Technologie, bei der Materialien Schicht für Schicht aufgebracht oder verbunden werden, um dreidimensionale Objekte auf der Grundlage von Datendesigndateien zu konstruieren.

Die 3D-Drucktechnologie im modernen Sinne wurde Mitte der 1980er Jahre in den Vereinigten Staaten geboren. Charles Hull (Gründer von 3D Systems) und Scott Crump (Gründer von Stratasys) sind Pioniere in der 3D-Drucktechnologie.

In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren entwickelte eine Gruppe kleiner und mittlerer amerikanischer Technologieunternehmen, vertreten durch 3D Systems und DTM, sukzessive die Stereolithographie (SLA) , selektives Lasersintern (SLS) und Fuse Deposition Modeling (FDM) . und anderen technischen Mainstream-Routen ist es nach mehr als 20 Jahren Niederschlag und kontinuierlicher Verbesserung immer ausgereifter geworden.

Der größte Unterschied zwischen dem 3D-Druck und der traditionellen Fertigung liegt im Prozess der Produktformung. In der traditionellen Fertigung muss der gesamte Herstellungsprozess im Allgemeinen den Prozess des Öffnens der Form, des Gießens oder Schmiedens, des Schneidens und der Komponentenmontage durchlaufen. 3D-Druck eliminiert den komplizierten Prozess, keine Form, einmaliges Formen. Daher kann der 3D-Druck einige Designs überwinden, die in der traditionellen Fertigung nicht erreicht werden können, und komplexere Strukturen erstellen.

Warum hat der 3D-Druck noch keine Massenproduktion erreicht?

Der Grund, warum der 3D-Druck keine Massenproduktion erreichen kann, liegt darin, dass die Bedingungen für eine Massenproduktion noch nicht vorhanden sind. Und der 3D-Drucker ist im Wesentlichen eine einzelne Maschine, er ist ein Weg der bestehenden Industriekette, kein direktes Integrationssystem für Fertigungskapazitäten.

Tatsächlich war die 3D-Drucktechnologie vor 20 oder 30 Jahren in der Lage, Produkte aus Materialien wie Harz herzustellen. In den letzten Jahren hat sich das Spektrum der durch 3D-Druck bearbeitbaren Materialien um metallische Werkstoffe (Laser-Sinter-Technologie) erweitert und vor Jahrzehnten bestehende Prozesstechnologien wie die Kombination von Informationstechnologie, Laserstrahlen etc. erfolgreich reorganisiert Oberflächenbearbeitung von Produkten oder Teilen und additive Fertigung.

Aber was die aktuelle Entwicklung betrifft, so beruht die Entwicklung der 3D-Drucktechnologie auf der kontinuierlichen Verbesserung der Qualität von Schlüsselkomponenten wie Lasern und Elektronenkanonen.

Die Anwendung des 3D-Drucks in der Industrie

In der industriellen Fertigung gibt es zwei Hauptanwendungen von 3D-Druckern.

1. Einige Teile oder Fertigprodukte mit komplexen Strukturen sind hauptsächlich Fertigprodukte mit hohen Präzisionsanforderungen und Prozessdetails, einschließlich kleiner Teile und großer Komponenten.

Das heißt, die meisten 3D-Drucktechnologien können strukturelle geometrische Beschränkungen durchbrechen. Und daher werden bei der Verarbeitung von großformatigen Komponenten mit bestimmten Strukturen nicht nur die Prozessschwierigkeiten im Vergleich zu herkömmlichen reduziert, sondern auch die Kosten gesenkt.

Beispielsweise wird beim sogenannten Laser Additive Manufacturing traditionell der Rumpfrahmen der F-22 aus Schmiedeteilen aus einer Titanlegierung hergestellt. Aufgrund der Überlagerungstechnologie von LAM spart es 90 % der sehr teuren Rohstoffe ein und erfordert keine spezielle Herstellung. Bei Formen betragen die Verarbeitungskosten, die ursprünglich dem 1- bis 2-fachen der Materialkosten entsprachen, jetzt nur noch 10 % des Originals. Es wird grob geschätzt, dass die Kosten für die Verarbeitung einer komplexen Struktur aus einer 1-Tonne-Titanlegierung etwa 25 Millionen Yuan betragen, und die Kosten für LAM sind nur viel niedriger als die des traditionellen Verfahrens.

2. Notfall- oder schnell herzustellende Produkte für bestimmte Branchen.

Die einfachste ist militärisch und gibt dem mechanischen Wartungsteam die Möglichkeit, einige fertige Produkte vor Ort zu verarbeiten, um die Wartung der mechanischen Plattform in Notsituationen sicherzustellen.

In den meisten Fällen werden nach Beschädigungen von Landkampfpanzern und gepanzerten Fahrzeugen mehr als ein bestimmter Prozentsatz aus Kostengründen direkt aufgegeben. Der 3D-Druck kann diese Probleme natürlich während des Marsches lösen, wenn die Logistik eng ist, ganz zu schweigen von der schnellen Produktion einiger Vorräte.

Am bekanntesten im medizinischen Bereich ist beispielsweise der 3D-Druck zum Drucken hochpräziser Modelle zur Unterstützung der Behandlung. Beispielsweise kann Stratasys Solidoodle 2 zum Drucken von Modellen innerer Organe oder Gewebe von Patienten verwendet werden, um die Formulierung präziser Operationspläne zu unterstützen. Ohne die Notwendigkeit externer Gliedmaßen, die mit biologischem Gewebe kompatibel sind, ermöglicht der medizinische 3D-Druck eine umfassende Anpassung.

Zu den In-vitro-Medizinprodukten gehören medizinische Modelle, medizinische Geräte wie Prothesen, Hörgeräte, Schablonen für Zahnoperationen usw. Laut Statistiken der amerikanischen Organisation Amputee Coalition verwenden derzeit etwa 2 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten 3D-gedruckte Prothesen /P>

Gründe, warum 3D-Druck nicht skaliert werden kann

1. Die Effizienz des Produktionsmodells

Die Effizienz der integrierten Formgebung von Monomeren ist definitiv nicht vergleichbar mit der Effizienz der „klassifizierten Teileverarbeitung + Montage in der Industrie“, da letztere die Produktionskapazität des gesamten Fertigungssystems und der Verarbeitung von Halbzeugen mobilisiert und Sortierung kann die Effizienz des Prozesses verbessern. Für fast die Höchsten ist es gleichbedeutend mit der Bildung eines Fließbandes in der gesamten Branche.

Mit dem integrierten Formen des einzelnen Körpers ist der Arbeitsablauf jedoch vollständig festgelegt, und ein solcher industrieller Effekt kann nicht gebildet werden, und der aktuelle 3D-Druckerkörper kann langfristigen, hochintensiven Belastungen nicht standhalten. Darüber hinaus sind die Wartungskosten und die Schwierigkeit der Einzelmaschinenproduktion weitaus höher als beim traditionellen Prozess der gleichmäßigen Verteilung der industriellen Kette.

2. Anwendbarkeit von 3D-Druckmaterialien

Das erste ist das Prozessproblem, das durch die Materialanwendung verursacht wird.

Weil spezielle Metallpulver im Voraus hergestellt werden müssen; Die Dichte von gedruckten Metallprodukten ist gering, bis zu 98 % der Dichte von Gussteilen, und in einigen Fällen natürlich niedriger als die mechanischen Eigenschaften von Schmiedeteilen, wie z. B. große Titanlegierungskomponenten (wie die relativ heißen Luftfahrtindustrie) kann die mechanischen Eigenschaften voll erfüllen, aber die Gesamtsituation ist umstritten; Einige Druckprodukte haben eine schlechte Oberflächenqualität und Genauigkeit von 2–10 μm, was eine Nachbearbeitung wie Schleifen und Polieren erfordert. Stützmaterial ist beim 3D-Druck von Teilen mit komplex gekrümmten Oberflächen schwer zu entfernen.

3. Höhere Kosten als herkömmliche CNC-Bearbeitung

Natürlich sind diese Kosten hauptsächlich auf die Wartungskosten der einzelnen Maschine zurückzuführen, die, wie bereits erwähnt, lange Zeit unter hoher Last läuft, was zu den hohen Kosten einer Massenproduktion führt.

Hinzu kommen die Materialkosten. Das Modell der umfassenden Anpassung des Teiletyps ist eigentlich kein kostengünstiges Produktionsmodell mit einem breiten Markt.

Wird der 3D-Druck auch die Produktion stören?

Der 3D-Druck kann aufgrund seiner Unfähigkeit, eine Massenproduktion zu erreichen, kein Mainstream-Produktionsverfahren werden. Das heißt aber nicht, dass der 3D-Druck in Zukunft nicht ein besserer Teil der Verarbeitung und ein neuer Trend in der Produktverarbeitung werden wird.

Das Hauptproblem besteht nun darin, dass die aktuelle 3D-Druckindustrie den Markttyp und die Zielgruppe ihrer Produkte genau lokalisieren und den Markt innerhalb der Branche fördern muss. Die additive Fertigung muss in einem eigenen neuen Feld eine neue Welt erschließen. Das heißt, die Vorteile und Konzepte der vollständig additiven Fertigung, die Entwicklung ihrer eigenen proprietären Anwendungen und Märkte.