Onko metallisten 3D-tulostusmuottien kysyntää markkinoilla?

1. Teknologinen läpimurto: siirtyminen prototyyppien valmistamisesta niiden käyttöön massatuotannossa
Metallisten 3D-tulostusmuottien tärkein etu on se, että ne voivat ylittää perinteisen vähentävän valmistuksen rajat. Esimerkiksi laserjauhepetisulatustekniikka (LPBF) sulattaa metallijauhetta kerros kerrallaan käyttämällä pieniä, vain muutaman mikrometrin leveitä valopisteitä. Tämä mahdollistaa monimutkaisten onkalomuotojen muovaamisen kerralla. Esimerkiksi tietyntyyppisten lentokonemoottorien polttoainesuuttimien valmistaminen vanhan ajan-vaatii kymmenien osien yhdistämisen. 3D-tulostuksessa prosessi kuitenkin yksinkertaistuu yhdeksi monimutkaiseksi rakenteeksi. Tämä ei ainoastaan ​​vähennä painoa 40 % ja tekee siitä kolme kertaa kestävämmän, vaan se myös lyhentää tuotantoaikaa kuukausista viikkoihin. Tämä "suunnittelulähtöisen valmistuksen" paradigma muuttaa tapaa, jolla huippuluokan laitevalmistajat kilpailevat{10}.

Teollisuus on siirtynyt standardien titaani- ja nikkeliseosten rajojen ulkopuolelle korkean entropian metalliseoksiin ja gradienttifunktionaalisiin materiaaleihin. Eräs yritys on valmistanut ilmailuluokan-titaaniseosjauhetta, jossa on alle 0,1 % happea ja joiden mekaaniset ominaisuudet ovat riittävän hyviä taotuille osille. Sitä on käytetty menestyksekkäästi tietynlaisen raketin polttoainesäiliön koko rungon tulostamiseen. Moni-materiaalin synkronisen tulostustekniikan edistyminen mahdollistaa muotit yhdistävät erilaisia ​​suorituskykyalueita ja täyttävät kaikki tarpeet erittäin vaikeissa käyttötilanteissa.

On myös varsin tärkeää keksiä uusia ideoita prosessin ohjaukseen. Painettujen tuotteiden sertifiointiaste on noussut alkuvaiheen 70 %:sta 80 %:iin yli 95 %:iin käyttämällä in-situaatiota, tekoälyohjattua prosessiparametrien optimointia ja digitaalista kaksoissimulaatioteknologiaa. Kansainvälinen standardiorganisaatio on asettanut standardit metallisten 3D-tulostettujen osien tarkastamiseen. Nämä standardit kattavat 12 mittaa, mukaan lukien mekaaniset ominaisuudet ja mittatarkkuus. Tämä on ensimmäinen askel kohti teknistä standardointia alalla.

2. Sovellusskenaario: tunkeutuminen-huippuluokan kentiltä siviilimarkkinoille
Ilmailu ja puolustus: Tämä on metallisten 3D-tulostusmuottien suurimmat markkinat, ja kevyiden, -tehokkaiden osien tarve tällä alalla kasvaa jatkuvasti. Vuoteen 2025 mennessä ilmailu- ja avaruusteollisuuden metallien 3D-tulostuksen maailmanlaajuisten markkinoiden arvoksi arvioidaan yli 5 miljardia dollaria, ja vuotuinen kasvuvauhti on 18 %. Eräs satelliitteja valmistava yritys käyttää 3D-tulostusta kevyiden rakenneosien valmistamiseen, mikä lisää satelliitin hyötykuormasuhdetta 25 %. Topologiasuunnittelua on käytetty myös parantamaan tietyn hävittäjäkoneen moottorin siipiä, mikä vähentää niiden painoa 30 % ja lisää työntövoiman -painosuhdetta{13}}.
Lääketieteessä mittatilaustyönä valmistettujen implanttien laajasta käytöstä on tullut alan standardi. Eräs ortopedinen yritys on valmistanut titaaniseoksesta lonkkanivelproteesin, joka on bioyhteensopivampi ja jolla on paremmat mekaaniset ominaisuudet kuin tavalliset taotut osat. He valmistavat niitä yli 100 000 joka vuosi. 3D-tulostus vie yksilöllisen lääketieteen uudelle tasolle. Lääketieteellinen laitos valmistaa kalloimplantteja suoraan potilaiden TT-kuvauksista, jolloin ne sopivat täydellisesti millimetrin tarkkuudella.
Autonvalmistus: Kun autoista tulee sähköisempiä ja kevyempiä, metallisten 3D-tulostusmuottien käyttö muun muassa lämmönpoistojärjestelmissä ja alustan rakenneosissa kasvaa nopeasti. Tietyn autoyhtiön 3D-tulostuksen tuotantolinjalla voidaan valmistaa kymmeniä tuhansia kevyitä alustan osia vuosittain. Hinta kappaleelta on 40 % pienempi kuin vanhemmilla menetelmillä. Ja tietyn merkkinen matkapuhelin sai 20 % kevyemmän ja 15 % paremman signaalin käyttämällä titaaniseoksesta valmistettua 3D-tulostusta kehyksessä. Tämä osoitti, että teknologia on alkanut tunkeutua kulutuselektroniikkaan.
Laitteet energia- ja teollisuuskäyttöön: Tarve erityisille seososille, jotka kestävät korkeita lämpötiloja ja kestävät korroosiota kehittyvissä energiasovelluksissa, kuten ydinvoimassa ja vetyenergiassa, tekee metallien 3D-tulostamisesta hyödyllisen erittäin vaativissa olosuhteissa. Tietty yritys on luonut painotekniikan ydinreaktorin paineastioihin, joka on menestyksekkäästi korvannut perinteiset taontaprosessit simuloimalla miljoonia lämpösyklejä testausta varten.
3. Markkinamaisema: Kiinan vahvuus globaalissa kilpailussa
Maantieteellisesti katsottuna Pohjois-Amerikalla on teknologian kumuloitumisen ansiosta 40 %:n osuus maailmanmarkkinoista. Euroopalla sen sijaan on vakaa osuus teollisissa sovelluksissa. Aasian ja Tyynenmeren alue on nyt suurin kasvualue, ja Kiinan osuus kasvusta on yli 70 prosenttia. Kiinan metallien 3D-tulostusmarkkinoiden arvo on noin 1,2 miljardia dollaria vuoteen 2025 mennessä. Se on kasvanut 22,3 % vuodessa viimeisen viiden vuoden aikana. Useita vuosia peräkkäin ulkomaille lähetettyjen{10}teollisuuslaitteiden määrä on ollut maailman korkeimpien joukossa.

Erilainen kilpailu on auttanut kotimaisia ​​yrityksiä saavuttamaan suuria harppauksia: Platinum Technology on tuottanut{0}}tehokkaan materiaalijärjestelmän kaikentyyppisille materiaaleille, ja sen laitteet ovat onnistuneet tulostamaan tietyntyyppisen rakettipolttoainesäiliön koko rakenteen. Huashu High Tech on luonut erittäin-nopeaa-tulostustekniikkaa käyttämällä uutta laitetekniikkaa, joka työntää materiaali- ja prosessiinnovaatioita päinvastaiseen suuntaan. Beifeng Intelligent on edistynyt teknologisesti erikoisalumiiniseosten alalla kierrätetyn titaanijauheen kierrätysasteella 95 % ja kustannussäästöillä 30 %.

Kiinalaiset yritykset kasvavat nopeammin globaaleilla markkinoilla. Tietty yritys on avannut teknologiakeskuksen Eurooppaan ja yhteisen tutkimus- ja kehityslaboratorion Airbusin kanssa. Toinen yritys pääsi huippuluokan-markkinoille ostamalla saksalaisen laitetoimittajan. Alhaisemmasta hinnasta on tullut merkittävä kilpailuetu. Kiinassa valmistetut metalliset 3D-tulostuskoneet maksavat 40 % vähemmän kuin Euroopassa ja Yhdysvalloissa valmistetut, ja ne tulostavat 25 % nopeammin.