Zalety i wady tego procesu.
Wytwarzanie przyrostowe to stosunkowo nowe pojęcie, obejmujące różne procesy produkcyjne służące do wytwarzania obiektów bryłowych, trójwymiarowych na podstawie wcześniej przygotowanych projektów cyfrowych. Mieszczą się w nim na przykład coraz bardziej cenione drukarki 3D.
Wytwarzanie przyrostowe opiera się na szybkim prototypowaniu, czyli na kształtowaniu materiału warstwa po warstwie. Pozwala uzyskać dowolny detal z konkretnego materiału – tworzywa sztucznego, metalu, betonu, a nawet materiałów jadalnych. Zaletą druku 3D jest praktycznie nieograniczony wachlarz możliwości, który znacznie wykracza poza dotychczasowe ograniczenia produkcji przemysłowej.
Niektórzy eksperci mówią wręcz o czwartej rewolucji przemysłowej, z której mogłyby skorzystać bardzo różne sektory gospodarki. Choć udział tej technologii w rynku jest wciąż niewielki, prognozowany wzrost jest praktycznie nieograniczony.
Możliwe zastosowania wytwarzania przyrostowego obejmują przemysł lotniczy i kosmiczny, obronny oraz motoryzacyjny. W ten sposób można wytwarzać także elementy dla branży medycznej oraz różne dobra konsumpcyjne, takie jak instrumenty czy urządzenia elektroniczne. Swoboda projektowania i produkcji jest bardzo duża, a w przyszłości technologia najpewniej znajdzie zastosowanie w wielu kolejnych branżach i sektorach.
Poniżej przedstawiamy korzyści, jakie daje wytwarzanie przyrostowe, jego zalety i wady, a także różne metody druku 3D.
Korzyści z wytwarzania przyrostowego – nowej rewolucji przemysłowej
Wytwarzanie przyrostowe niesie ze sobą szereg korzyści dla produkcji. Nie ma rewolucji przemysłowej bez zestawu czynników, które sprawiają, że proces produkcyjny staje się znacznie prostszy, a przede wszystkim tańszy.
W przypadku druku 3D czynników tych jest kilka, a do tego odpowiadają one na wyzwania gospodarcze, energetyczne i środowiskowe współczesnego świata. Warto wyróżnić następujące:
Szybsza produkcja
Jednym z czynników, które w największym stopniu wywoływały rewolucje przemysłowe, jest szybkość wytwarzania. Działo się tak już wraz z postępującą automatyzacją produkcji w zakładach. Wytwarzanie przyrostowe idzie o krok dalej, ponieważ pozwala skrócić czas uzyskania produktu nawet o 90%.
Im szybszy proces produkcyjny, tym niższy koszt jednostkowy wyrobu. Również materiały do druku 3D są zazwyczaj tańsze.
Niższe koszty
Technologie przyrostowe w znacznie większym stopniu cyfryzują proces produkcyjny, co przekłada się na niższe koszty logistyczne. W połączeniu z szybkością wytwarzania oznacza to, że nie trzeba już utrzymywać dużych zapasów materiałów produkcyjnych. Zapotrzebowanie na konkretny detal czy produkt można też zaspokoić od ręki. Firma stosująca ten rodzaj wytwarzania nie potrzebuje dużych powierzchni magazynowych, co oznacza znaczne oszczędności.
Oszczędność energii
Maszyny do druku 3D zużywają mniej energii. Wytwarzane produkty mają mniejszą masę, dlatego ich produkcja jest prostsza i tańsza pod względem energetycznym. Drukarki 3D nie zużywają tyle energii, co niektóre ciężkie maszyny przemysłowe.
Zrównoważony rozwój
Jedną z zalet wytwarzania przyrostowego jest to, że jego wdrażanie sprzyja zrównoważonemu rozwojowi, którego planeta potrzebuje w walce ze zmianami klimatu. Zmniejsza się zużycie energii, a także koszty transportu, ponieważ surowiec zajmuje mniej miejsca. Ponadto niektóre technologie druku 3D umożliwiają recykling i ponowne wykorzystanie materiałów wyjściowych, dzięki czemu surowiec jest maksymalnie wykorzystywany, a ilość odpadów – minimalna.
Rodzaje wytwarzania przyrostowego
Istnieją różne rodzaje procesów wytwarzania przyrostowego, które były stale doskonalone, aby zapewnić wyższą rentowność produkcji oraz praktyczne zastosowania w różnych branżach.
Jedną z najstarszych metod jest stereolitografia, realizowana za pomocą ciekłych żywic i wiązek światła ultrafioletowego.
Istnieją też inne technologie, takie jak selektywne spiekanie laserowe (SLS), w którym wykorzystuje się proszki metali.
Najpierw proszki są stapiane, a następnie zestalane warstwa po warstwie, co pozwala uzyskać pożądany kształt.
Wreszcie jest formowanie wtryskowe, częściej określane jako DLMD.
Polega ono na stapianiu materiału bazowego i dodawaniu materiału w proszku, które ostatecznie łączą się ze sobą.