3D-printen of additive manufacturing brengt enorme veranderingen teweeg in een aantal belangrijke industrieën. Bedrijven zijn begonnen met het printen van alles, van volledig functionerende auto's tot diners met Michelinsterren. Medische onderzoeksinstituten hebben zelfs geëxperimenteerd met het printen van functionerende lichaamsdelen.
Onlangs toonde additive manufacturing zijn praktische veelzijdigheid. Het wordt een krachtig hulpmiddel bij het aanpakken van enkele van de ongekende uitdagingen van de COVID-19. Helpen om gezondheidswerkers te voorzien van persoonlijke beschermingsmiddelen en patiënten van ventilatoren.
Geavanceerde productietools zoals 3D-printen, ook wel additive manufacturing genoemd, zijn essentieel voor het soort prestatiegevoelige toepassingen waar deze optimalisatie dwingend is.
3D-printen is voordeliger bij lagere productievolumes. Omdat u geen schaalvoordelen hoeft te bereiken om de instelkosten te compenseren. Daarom faciliteert het de massa-aanpassing die generatief ontwerp mogelijk maakt. Naarmate de kosten van 3D-printen blijven dalen en de verscheidenheid aan materialen toeneemt, wordt 3D-printen praktisch voor kleine en middelgrote onderdelen voor steeds meer toepassingen.
De elektrische voertuigen en de automobielindustrie hebben een vooraanstaande positie in de productie met de nieuwste technologieën en innovaties. Elektrische en elektronische systemen voor auto's worden steeds complexer. De taak van het ontwerpen van de auto's van vandaag veel moeilijker maken. Infotainment, comfort- en gemaksfuncties en zelfs veiligheids- en missiekritieke systemen zoals stuur- en gasbediening worden bereikt via elektrisch aangedreven computers, actuatoren en sensoren.
Additive Manufacturing met behulp van Generative Design neemt systeemdefinities en -vereisten als input en genereert architecturale voorstellen voor de logica, software, hardware en netwerken van de E/E-systemen met behulp van op regels gebaseerde automatisering. Deze regels leggen de kennis en ervaring van de ervaren ingenieurs vast om jongere ingenieurs door het ontwerp heen te begeleiden. Door deze IP vast te leggen, kunnen bedrijven zowel voertuigarchitecturen als nieuwe generaties ingenieurs ontwikkelen terwijl ze bestaande bedrijfskennis leren en implementeren.
Het biedt ook de mogelijkheid om onderdelen te consolideren, zodat een enkele complexe geometrie gecreëerd door een generatief algoritme en 3D-geprint vaak assemblages van tientallen afzonderlijke onderdelen kan vervangen.
LUCHT- EN RUIMTEVAART
De lucht- en ruimtevaartindustrie, altijd op het scherpst van de snede, was een early adopter van additive manufacturing. Lucht- en ruimtevaartbedrijven moeten voldoen aan enkele van de strengste normen van de maakindustrie, en onderdelen en componenten moeten zijn gemaakt van de best presterende materialen. Met AM kunnen ingenieurs complexe, zeer sterke onderdelen ontwerpen en tegelijkertijd het gewicht van lucht- en ruimtevaartcomponenten verminderen door efficiëntere geometrieën te printen en aanzienlijke hoeveelheden onnodig materiaal te elimineren. Dit zorgt voor een lager brandstofverbruik, minder CO2-uitstoot en lagere kosten (plus betere vliegtickets).
Consumer Products
Additieve productie biedt een overvloed aan voordelen voor het vervaardigen van on-demand supplementen voor consumentenproducten. Voor marketingteams die een product van concept tot voltooiing brengen, wordt vaak de meeste tijd besteed aan ontwerp. Om er zeker van te zijn dat het product precies goed is, wordt er veel tijd besteed aan het maken van prototypes om concepten aan belanghebbenden te bewijzen en uiteindelijk een consumentenvriendelijk product te leveren.
Door AM te omarmen, kunnen marketingteams iteraties van hun product veel sneller ontwikkelen en vervolgens snel draaien om het ontwerp naar behoefte aan te passen. Aangezien additieve productie steeds verder toeneemt met het bouwvolume en de snelheid, kunnen er meer consumentenproducten worden geproduceerd via AM-technologieën voor snelle en efficiënte massaproductie-eisen.
Infrastructuur
Het is niet meer vergezocht om in een huis te wonen of over een brug te lopen die volledig uit een 3D-printer is gemaakt. Binnenkort kan dit werkelijkheid worden. In feite is het al in Nederland waar 's werelds eerste 3D-geprinte voetgangersbrug in 2018 werd onthuld. De structuur is gemaakt door additieve robotica die gesmolten staal in lagen aanbrengt en meet bijna 40 meter breed.
Additive manufacturing in de bouwmarkt breidt zich uit en luidt een nieuw tijdperk in voor de industrie. Volgens een onderzoek van Transparency Market Research wordt voorspeld dat 3D-printen in de infrastructuursecretaris tegen 33 zal groeien met een CAGR van 2027 procent. Aangezien gedrukte materialen nauwkeurig laag voor laag kunnen worden aangebracht bij het bouwen van infrastructuur of het bouwen van gebouwen, vermindert AM materiaalverspilling en maakt het mogelijk om zo kostenefficiënt mogelijk te bouwen.
Daarnaast 3D-printen technologie maakt complexe ontwerpstructuren mogelijk. Omdat de materialen nauwkeurig worden geprint, wordt de kans op infrastructuurongevallen als gevolg van constructiefouten en een slecht ontwerp kleiner.
Hoewel 3D-printen niet wordt gebruikt in de dagelijkse bruggenbouw, zijn er tal van toekomstmogelijkheden naarmate de industrie zich uitbreidt. En met een recent rapport waaruit blijkt dat meer dan een derde van alle Amerikaanse bruggen grote reparatiewerkzaamheden nodig hebben of vervangen moeten worden, kan er in de nabije toekomst een snelle uitbreiding van de industrie plaatsvinden.
Medisch en farmaceutisch
Additive manufacturing heeft een revolutie teweeggebracht in de medische industrie, waardoor wat ooit sciencefiction was, een nieuwe realiteit is geworden. De technologie zorgt voor doorbraken voor artsen, patiënten en onderzoeksinstellingen. Van duurzame protheses en levensechte anatomische modellen tot componenten van chirurgische kwaliteit, de ongelooflijke overvloed aan objecten die al met succes in de medische wereld zijn geprint, geeft een kijkje in het potentieel dat deze technologie inhoudt voor de gezondheidszorg in de nabije toekomst.
Additieve fabricage zorgt bijvoorbeeld voor: 3D bedrukte tandheelkundige apparaten en op maat gemaakte apparaten, zoals kunstgebitten, kronen en zelfs Invisalign, om te worden opgebouwd uit een verscheidenheid aan substraten en prints op maat voor elk individu. Momenteel wordt de markt voor 3D-printen voor digitale tandheelkunde geschat op $ 2.5 miljard - en zal naar verwachting alleen maar blijven groeien. Bovendien maakt additieve fabricage het mogelijk om apparaten zoals hoortoestellen in massaproductie te maken voor een betere pasvorm om het hoogste niveau van comfort voor de gebruiker te garanderen.
Een van de meest recente lopende projecten is het gebruik van additieve technologie door onderzoekers om menselijke embryonale stamcellen af te drukken. Door dit te doen, kunnen deze stamcellen vervolgens worden gebruikt om weefsel te maken voor het testen van medicijnen of het kweken van vervangende organen, om huid af te drukken die de verbrande of beschadigde huid zou kunnen vervangen, en om kankercellen af te drukken om nieuwe medicijnen erop te bestuderen en uit te testen. Chirurg Anthony Atala, directeur van het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, heeft zelfs gewerkt aan het printen van organen, in de overtuiging dat het printen van een orgaan binnenkort het transplanteren van een orgaan kan vervangen.
Vandaar dat Additive Manufacturing de industrieën en fabrikanten leidt naar een tijdperk waarin de traditionele manieren van produceren zouden worden verstoord, waardoor er snellere, grotere en nauwkeurigere oplossingen zouden ontstaan voor de fabricage van toekomstige industrieën en producten.
Mayank Vashisht | ELE Times | Technologiejournalist