BOSTON, Ottobre 21, 2020 /PRNewswire/ — Sebbene la produzione additiva (AM) esista da oltre quarant'anni, la tecnologia continua a progredire grazie allo sviluppo di nuovi materiali e processi di stampa. Questa evoluzione sta gettando le basi per una forte crescita a lungo termine, nonostante il momentaneo impatto negativo del COVID-19 sul mercato AM. Nel rapporto recentemente pubblicato “Produzione additiva in metallo 2020-2030“, IDTechEx rivela che il mercato AM in metallo diminuirà prima di salire per superare $ 10bn entro il prossimo decennio.
Principali tendenze e innovazioni
I numerosi vantaggi della fusione a letto di polvere (PBF), la pratica di fondere particelle metalliche insieme utilizzando una fonte di calore, l'hanno resa una forma importante di metallo AM. Ad esempio, le stampanti PBF hanno un'alta risoluzione e attualmente hanno una scelta di materiali più ampia rispetto ad altri metodi come il getto di legante, che conferisce al PBF un più ampio appeal sul mercato. Attraverso discussioni approfondite con diversi leader del settore, IDTechEx ha scoperto che è probabile che PBF rimanga un processo chiave nel campo dell'AM in metallo nel prossimo decennio poiché la domanda e le entrate di materiali e stampanti PBF occuperanno la maggior parte del mercato dell'AM in metallo per gli anni a venire.
Questa posizione dominante può essere attribuita al costante interesse per PBF. In effetti, numerosi attori continuano ad ampliare l'applicabilità di questa tecnologia sviluppando nuovi approcci e leghe. Questo articolo discute le tendenze chiave e le innovazioni emergenti in PBF. Evidenzia inoltre le rimanenti carenze del PBF e fornisce approfondimenti su come affrontarle.
1. Spingere l'involucro di costruzione
I processi PBF in genere hanno limiti di dimensione per il loro involucro di compilazione. Tuttavia, i produttori si stanno sforzando di superare questo limite e PBF potrebbe aiutare a produrre parti di grandi dimensioni a un costo accessibile. Ad esempio, SLM 800 di SLM Solutions ha un volume di costruzione di 500x280x850 mm, che è superiore al volume di costruzione massimo della maggior parte delle stampanti AM in metallo. Il sistema Sapphire di Velo3D, nel frattempo, ha un volume di costruzione cilindrico che raggiunge i 1,000 mm di altezza e 315 mm di diametro. In confronto, la stampante M2 Series 5 di GE Additive, una delle stampanti più vendute, ha un ingombro di costruzione di 250x250x350 mm.
2. Aumento del tasso di produzione
Vari parametri nei processi PBF possono essere modificati per promuovere un'elevata produttività. Ad esempio, la velocità e il volume di produzione possono essere migliorati avendo più laser su più assi all'interno delle macchine PBF, come TruPrint 1000 o TruLaser Cell 3000 di TRUMPF. Un altro esempio è EOS M 400-4, che ha quattro laser e, secondo quanto riferito, raggiunge livelli di produttività fino a quattro volte superiore rispetto ai metodi convenzionali. È importante non concentrarsi esclusivamente sul tasso di deposito; come affermato da GE Additive, "CC/Hr può essere utile per misurare tassi di deposito specifici, tuttavia, in realtà non racconta l'intera storia economica".
3. Parti complesse senza supporti
Ora sta diventando possibile costruire parti complesse senza supporti. Ciò non solo elimina la necessità di post-elaborazione, ma supera la "regola dei 45 gradi", un limite che richiede supporti ad angoli inferiori a 45 gradi. L'eliminazione della necessità di supporti consente la produzione di geometrie più complesse, fornendo così maggiore controllo e libertà di progettazione per gli utenti. Maggiori informazioni sono disponibili nel report di IDTechEx “Produzione additiva in metallo 2020-2030".
4. Varianti a basso costo
I processi PBF attualmente servono industrie di alto valore e la maggior parte delle stampanti ha un costo eccessivo $ 1M quando tutto è considerato. Di conseguenza, le stampanti in metallo "desktop" o economiche / convenienti costano $ 100K o inferiori sono in aumento. Queste piccole stampanti sono progettate per rendere questa tecnologia più accessibile e ideale per la ricerca, la prototipazione e le piccole parti di ricambio. Diverse aziende, come la società spin-off di TRUMPF One Click Metal, producono macchine PBF a basso costo. Il recente articolo di IDTechEx “Produzione additiva in metallo: più economico è, meglio è?” discute questa tendenza e i processi competitivi in modo più approfondito.
5. Facilitare lo sviluppo di nuove polveri
Sebbene le innovazioni nell'hardware siano state fondamentali per affermare il PBF come una valida tecnologia AM in metallo, l'emergere di nuovi materiali può espandere la sua gamma di applicazioni. C'è un crescente movimento in questo settore per sviluppare nuovi metodi per la produzione di polveri affrontando i problemi inerenti con gli approcci attuali. Vari fattori possono complicare la generazione di polveri metalliche e lo spazio AM in metallo sta vedendo l'emergere di start-up che cercano di risolvere queste sfide.
La purezza della polvere e la distribuzione delle dimensioni sono considerazioni importanti. Per rispondere a queste preoccupazioni, 6K (precedentemente Amastan Technology) utilizza un sistema al plasma a microonde con un rendimento molto elevato per la produzione di Inconel e leghe di titanio, mentre Equispheres ha sviluppato un nuovo approccio per generare polveri altamente sferiche con una distribuzione granulometrica ristretta.
Anche il costo del materiale è un problema ricorrente nello sviluppo delle polveri. Di conseguenza, c'è un crescente consenso a riciclare e riutilizzare quando possibile. Ad esempio, GH Induction afferma di recuperare il 97% della polvere inutilizzata per il successivo riutilizzo nel ciclo di produzione successivo. Un altro approccio consiste nel trasformare il titanio di scarto in polvere AM utilizzabile e parti in titanio riciclate. Tekna, MolyWorks e 6K, menzionato in precedenza, e altri stanno tutti progredendo in questo campo, con 6K acquisendo AL Solutions per questo.
Maggiori informazioni sulle recenti innovazioni nel materiale PBF possono essere trovate nel recente articolo di IDTechEx "9 Start-up nel campo della scienza dei materiali che cambiano la produzione additiva in metallo".
Osservazioni conclusive
Nonostante le recenti innovazioni, PBF rimane un metodo AM imperfetto in quanto presenta molteplici svantaggi che ne limitano l'applicabilità. Le parti prodotte con tecniche PBF metalliche possono presentare imperfezioni che devono essere corrette durante la post-elaborazione. Come minimo, la post-elaborazione di queste parti richiede la rimozione della polvere non sinterizzata, la rimozione dalla piattaforma e la rimozione del supporto. Problemi con l'aspetto del pezzo, come la presenza di “linee di livello” (l'effetto scalinata), significano che il pezzo spesso deve essere lucidato. Inoltre, le proprietà meccaniche delle parti realizzate con PBF a volte devono essere ottimizzate dopo la stampa. Ad esempio, i trattamenti termici sono spesso necessari per rimuovere la porosità e ridurre le sollecitazioni interne. Oltre a questo sono stati fatti altri sviluppi, ad esempio con il software per la produzione e la gestione. Questi progressi sono progettati per migliorare la qualità delle parti prodotte consentendo all'utente di supervisionare meglio l'intero processo di stampa, dalla progettazione all'ispezione, fornendo al contempo un maggiore controllo su ogni passaggio.
Il rapporto di IDTechEx “Produzione additiva in metallo 2020-2030” non si limita al solo PBF, ma consolida e confronta tredici processi AM in metallo. Contiene inoltre oltre cinquanta profili aziendali che descrivono in dettaglio gli approcci all'AM in metallo in tutto il settore, dalle start-up alle grandi aziende. È importante sottolineare che il rapporto fornisce previsioni di mercato granulari sulla base installata, la domanda e le entrate segmentate per tecnologia, leghe e altro sia per le stampanti che per i materiali. Per ulteriori informazioni su questo rapporto sul mercato della produzione di additivi metallici, fare riferimento a www.IDTechEx.com/MetalAM, o per il portafoglio completo della ricerca sulla stampa 3D disponibile da IDTechEx, visitare www.IDTechEx.com/Research/3D.
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FONTE IDTechEx
