Что ждет 3D‑печать в 2022 году? Тенденции и прогнозы экспертов

Какие тенденции в области 3D‑печати, по мнению экспертов по аддитивному производству, будут особенно актуальны в 2022 году?

3D Printing Industry, одно из ведущих интернет‑изданий 3D‑индустрии, попросило исследователей, руководителей высшего звена, технических экспертов и инвесторов поделиться своим видением перспектив 3D‑печати в текущем году.

Посыл ясен: потенциал 3D‑печати в различных сферах, включая авиакосмический сектор, автомобилестроение и медицину, по‑прежнему растет.

Пандемия дала толчок развитию отрасли, поскольку с выявлением слабых звеньев в цепочке поставок передовые аддитивные технологии вновь возглавили повестку дня. Рост требований к материалам, а также повышение спроса на материалы с более высокими эксплуатационными характеристиками свидетельствуют о доверии к 3D‑печати со стороны производителей. При этом внимание к проблемам устойчивого развития говорит о том, что отрасль идет в ногу со временем.

В обсуждении затронуты такие тенденции, как консолидация, производство, автоматизация, расширение производственной экосистемы (включая постобработку), а также достижения в области программного обеспечения – цифровые нити, моделирование и растущее применение искусственного интеллекта.

Барт Ван дер Шурен (Bart Van der Schueren), главный технический директор Materialise

Аддитивное производство доказало свою ценность для множества различных задач и бизнес-моделей. За последние два года из‑за проблем с поставками ей уделяли особое внимание. Это ускорило процесс внедрения технологии, но в то же время ставит сложные задачи перед пользователями и всей 3D‑отраслью в целом. По мере того как исчезают границы между традиционным производством и 3D‑печатью, эти две экосистемы начинают объединяться и формировать более интегрированную производственную среду.

© Materialise

Такая унифицированная производственная среда на основе цифровизации позволяет повысить эффективность и повторяемость, расширить масштабы производства и контроль, но при этом требует общего ресурса, а именно данных. Данные будут играть все более важную роль в 3D‑печати. Речь идет не только о доступе к данным, но и о том, как организации и пользователи могут собирать, использовать и защищать собственные данные.

Умное производство основывается на способности анализировать данные для формирования действенных стратегий. Именно они позволяют совершенствовать и расширять производство и, в результате, создавать более качественную продукцию. Объединение данных разных процессов и уровней дает возможность оптимизировать и автоматизировать производство. Для этого нужна программная платформа АП, способная подключаться ко всем системам и наборам данных, имеющимся в производственной среде и за ее пределами.

В то же время организации должны иметь возможность защитить свою интеллектуальную собственность. В случае аддитивных процессов это актуально как с точки зрения проектирования деталей, так и самого процесса. При 3D‑печати материал и изделие создаются одновременно. Учитывая эту сторону вопроса, в 3D‑печати данные, очевидно, играют более важную роль, чем в традиционном производстве.

Но даже при наличии больших объемов данных для оптимизации сначала необходимы знания людей в конкретных областях специализации, и только потом появляется смысл автоматизировать процесс. Другими словами, если вы используете много данных для автоматизации и масштабирования неэффективного производства, вы все равно не добьетесь качественного результата. Главное – сочетать подходящую технологию с соответствующим опытом.

Брайан Томпсон (Brian Thompson), вице‑президент отдела САПР и генеральный директор PTC

Проектирование для аддитивного производства (DfAM) будет продолжать развиваться, а программное обеспечение станет важнейшим фактором внедрения промышленного аддитивного производства. Мы будем продолжать преодолевать фрагментацию, связанную с точечными решениями, и стремиться к созданию взаимосвязанной экосистемы, сочетающей в себе оборудование, программные продукты и материалы.

Мы ожидаем повышения активности и заинтересованности в области постобработки изделий, напечатанных на металлических 3D‑принтерах. Сейчас активно разрабатываются технологии, дополняющие собственно процесс печати. Это означает, что технологии 3D‑печати металлом становятся все более зрелыми, по крайней мере, на нескольких нишевых рынках.

Гибридное производство (когда одна установка осуществляет и аддитивные, и субтрактивные процессы) остается актуальной темой, особенно среди производителей, заинтересованных в объединении З- и 5‑осевого фрезерного станка с 3D‑принтером, что позволило бы отказаться от отдельного оборудования для постобработки.

Мы уже наблюдаем большие успехи в прогнозировании деформаций при печати металлом. Однако ожидается и повышение интереса к инструментам моделирования для решения проблем деформаций, присущих 3D‑печати полимерами. Мы также ждем появления продуктов, повышающих предсказуемость полимерной печати.

Наконец, мы прогнозируем рост внимания к технологии комплексных цифровых нитей по всей цепочке создания стоимости: от концепции до постобработки и контроля качества. В нашей практике был демонстрационный проект: он включал не только инновационный теплообменник (достижение уже само по себе), созданный с применением флагманских технологий САПР, управления жизненным циклом продукта и промышленного интернета вещей (выполнение и мониторинг заказов), но и возможности дополненной реальности, позволяющей «отправить» деталь специалисту в любую точку мира! К сентябрю 2022 года вряд ли найдутся производители, способные полностью внедрить эту практику, но это то, к чему мы стремимся.

Ави Райхенталь (Avi Reichental), соучредитель и генеральный директор Nexa3D

В этом году пандемия продолжит в значительной мере определять тенденции развития. За последние два года были выявлены слабые стороны сложной и хрупкой цепи поставок, что для большинства производителей является приоритетным вопросом. Это вынуждает их ускорить цифровизацию и локализацию поставок. При этом 3D‑печать играет ключевую роль, в частности, с точки зрения скорости, пропускной способности, затрат и устойчивого развития.

По мере увеличения числа компаний, переходящих на массовое аддитивное производство, будет наблюдаться повышенный спрос на масштабируемые решения для постобработки и полной автоматизации производства. Базой для этих решений будут служить передовые адаптивные технологии машинного обучения и зрения, позволяющие повысить стабильность и эффективность производства.

© Nexa3D

Мы, несомненно, станем свидетелями расширения открытых экосистем инноваций и сотрудничества, от чего все только выиграют. Благодаря более широкому и гибкому участию специалистов со всего мира такой коллективный подход будет способствовать более быстрому внедрению и развитию технологий.

Мохсен Сейфи (Mohsen Seifi), директор по международным программам аддитивного производства, Мартин Уайт (Martin White), руководитель программ по аддитивному производству в европейском регионе, Великобритания, Александр Лю (Alexander Liu), руководитель программ по аддитивному производству в азиатском регионе, Сингапур, и Терри Уолерс (Terry Wohlers), руководитель отдела консультационных услуг и анализа рынка, Центр передового опыта в области аддитивного производства ASTM International

В 2022 году ожидается развитие по двум ключевым направлениям:

• использование систем контроля на объекте для сертификации процессов и компонентов;

• постобработка для повышения качества продукции.

В важнейших областях применения контроль на объекте поможет обеспечить структурную целостность с учетом факторов риска и позволит сертифицировать крупные детали, которые трудно сканировать методом КТ. Например, ASTM сейчас работает с NASA над трехлетним проектом в области использования контроля на объекте для определения влияния дефектов на структурную целостность.

Что касается постобработки, то очевидно: для разработки прочных и надежных деталей и изделий необходимо оптимизировать обработку поверхностей и внутреннюю структуру (микроструктуры, уровень пористости). В некоторых случаях более 60% стоимости конечного продукта приходится на постобработку. Таким образом, мы наблюдаем, что отрасль действительно стремится к улучшению качества продукции. Мы считаем, что постобработка окажет существенное влияние на успех аддитивного производства, что было очевидно еще на выставке Formnext 2021.

Дэхо Хонг (Daeho Hong), руководитель производства nTopology

В 2022 году многие предприятия будут развивать основные аддитивные технологии – от прототипирования и НИОКР до производства. Мы ожидаем, что в аэрокосмической, автомобильной, тяжелой промышленности, а также в области медицинского оборудования будет утверждено и запущено в производство больше изделий, чем за последние годы.

Более интегрированное и автоматизированное аддитивное производство будет способствовать рационализации разработки и изготовления продукции за счет интеграции корпоративных систем, программного обеспечения 3D‑печати и оборудования. В этом году мы станем свидетелями перехода от прототипирования к производству, и основными задачами станут стабилизация выбранных аддитивных технологий, расширение масштабов для сокращения затрат и контроль качества.

Гил Лави (Gil Lavi), основатель и генеральный директор 3D Alliances

В краткосрочной перспективе я вижу больше синергии между следующими четырьмя направлениями:

1. программы для 3D‑печати,

2. 3D‑принтеры,

3. постобработка,

4. материалы для 3D‑печати.

С ростом осведомленности и спроса со стороны промышленных пользователей на внедрение аддитивных технологий в производственные процессы поставщики решений осознают значимость формирования единого комплексного рабочего процесса. Поэтому в 2022 году я ожидаю более тесного сотрудничества между поставщиками оборудования, программного обеспечения и материалов для 3D‑печати, что поможет пользователям интегрировать 3D‑технологии в производство.

Еще одна задача, по моему мнению, состоит в том, чтобы открытые акционерные компании, занимающиеся 3D‑печатью, были по достоинству оценены на фондовой бирже. Лишь немногие из них смогут добиться этого только за счет высоких финансовых показателей. Проще говоря, в более долгосрочной перспективе эта отрасль будет продолжать развиваться и расширять границы, открывая новые способы преобразования аналоговых и неавтоматизированных процессов в цифровые.

Раш Ласелль (Rush LaSelle), старший директор по аддитивному производству Jabil

Мы ожидаем дальнейшего развития инициатив, направленных на снижение производственных издержек за счет 3D‑печати. Полученные результаты помогут доказать, что аддитивные процессы обладают значительными преимуществами перед традиционными применительно к изготовлению средних серий и производствам, чувствительным к колебаниям цен. Основные затраты будут направлены на увеличение производительности промышленных 3D‑принтеров относительно капитальных вложений. Кроме того, нужно ориентироваться на снижение затрат на оплату труда и материалы, а также сокращение времени от проектирования до поставки.

Сокращение расходов на закупку и эксплуатацию 3D‑принтеров остается важнейшим фактором для предприятий серийного производства. Поскольку пользователи стремятся реализовать преимущества аддитивных технологий для повышения объемов производства, крайне важно иметь возможность увеличивать производительность принтеров. Использование большего количества лазеров в установках плавления/спекания порошков или более высокая скорость нанесения слоя при одновременном улучшении разрешения печати повысят экономическую эффективность и привлекательность капиталовложений.

Зависимость от высококвалифицированной рабочей силы на протяжении всего производственного цикла по‑прежнему будет ограничивать возможности, несмотря на рост внимания к обучению кадров и автоматизации подготовки к производству. Обучение инженеров, офисного и производственного персонала, а также расширение автоматизации процессов будут способствовать более широкому использованию 3D‑принтеров, помимо прототипирования, комбинированного изготовления и прибыльных отраслей.

Проблемы, связанные с поставками материалов для 3D‑печати, будут и впредь определять высокую стоимость деталей. Отчасти это было сделано умышленно, поскольку поставщики управляют закрытыми экосистемами, чтобы окупить инвестиции в собственные технологические портфели. До недавнего времени объем материалов, потребляемых 3D‑принтерами, не был настолько высок, чтобы заинтересовать крупнейших поставщиков. Ожидается, что в ближайшем будущем динамика продолжит меняться: все больше поставщиков оборудования будут ориентироваться на материалы открытой системы, тогда как крупные поставщики полимеров и металлов будут активнее участвовать в рынке, что позволит сократить расходы на порошки и филаменты.

Статья опубликована 17.02.2022 , обновлена 05.03.2024