增材制造与复合材料:一个更新的信息

作者:Wohlers Associates 公司 TERRY WOHLERS(本刊编译) 文章来源:AI《汽车塑化》 发布时间:2017-09-20
ISO/ASTM 52900标准将增材制造定义为“是由三维模型数据来连接材料以制造部件”的工艺.增材制造包含7种截然不同的工艺,部件可以通过挤出、喷射、光固化、层压或熔化材料而一层一层地被创建出来。

ISO/ASTM 52900标准将增材制造定义为“是由三维模型数据来连接材料以制造部件”的工艺。与减法制造和成形制造的加工方法相反,增材制造通常是层层叠加,它主要被用于构建塑料、金属、陶瓷、玻璃和复合材料的物理模型、原型、样件、工具组件和生产部件等。增材制造包含7种截然不同的工艺,部件可以通过挤出、喷射、光固化、层压或熔化材料而一层一层地被创建出来。

增材制造不断地成为一个快速扩大的生态系统。2016年,包含全球所有的增材制造产品和服务在内,增材制造行业增长了17.4%(年复合增长率),达到 60.63 亿美元。相比之下,2015年的增长率是25.9%,达到51.65亿美元。2013~2016年的4年间,年复合增长率是28%。而在过去的28年里,年复合增长率是令人印象深刻的25.9%。

全球60.63亿美元的估算收入,包括了工业化的增材制造系统和台式3D打印机(售价低于5000美元)。需要注意的是,这一估值不包括原始设备制造商(OEMs)及其供应商的研发行为,他们是增材制造产品和服务的主要客户之一。此外,这一估值也不包括由OEMs制造的增材制造部件所带来的收入。

2016年,全球有97家制造商制造并销售了售价在5000美元以上的工业化的增材制造系统,相比之下,这样的制造商在2015年是62 家,2014年是49家。

增材制造方法已开始从主要的原型和功能建模过渡到成品部件的制造。2009年对增材制造公司的调查表明,增材制造部件的生产占他们2008年业务的15.6% 。到2016年,这一数字增长到60.6%。

早在2010年,我曾提出,增材制造在复合材料行业的影响是难以估计的。但是,几项增材制造技术却为制造商们带来了机遇。在此后的7年里,我们已经看到,其他的一些系统制造商提供了生产复合材料部件的设备。

增材制造工艺减少了开发工装、特别是开发复杂部件所需要花费的成本和时间。而且由于可以同时构建多个小型部件,生产效率与部件尺寸成反比,因此而使得这项工艺对于一些个别部件特别具有吸引力。一些组织已经发现了增材制造在生产复合材料铺层工装方面的用法,我认为这将随着时间的推移而带来增长的机遇。早在2010年,我就看到,复合材料行业与增材制造行业有着“展开合作并共同成长”的需求和机遇。通过共同解决我们面临的一些问题,以及通过提供更广泛的材料,两个行业都会获得很大的收获。

对复合材料制造商们而言,增材制造仍然是一个相对激动人心的新前沿。自2010年以来,已有几家公司推出了独特的突破性进展。辛辛那提公司(美国俄亥俄州哈里森)与美国橡树岭国家实验室(美国田纳西州橡树岭)共同创建了打印速度45~68 kg/h的大面积增材制造(简称“BAAM”)系统。EnvisionTEC 公司(美国新泽西州Mt. Laurel)开发了中、小型的打印系统,能够以0.03 mm的分辨率进行打印,并能够处理玻璃纤维增强的高强度塑料。Markforged公司(美国马萨诸塞州剑桥)推出了其Mark One,这是世界上第一台配备了采用连续碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维增强材料制成的3D打印部件的商业化3D打印机。同样,Arevo公司(美国加利福尼亚州圣克拉拉)已开发出能够组合连续纤维增强材料与热塑性基体材料的制造系统。

这些以及其他的开发都很有趣,但在许多方面,增材制造行业才刚刚开始实现在复合材料行业中的可能性,还需要开展更多的工作来充分挖掘其潜力。

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