3D технологии в Узбекистане
29 ноября 2018
Рубрика: Обзоры и мнения.
Автор: .

Использование аддитивных технологий — один из ярчайших примеров того, как новые разработки и оборудование могут существенно улучшать традиционное производство.

Аддитивные технологии производства позволяют изготавливать любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели. Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» из-за постепенности изготовления. В зависимости от технологии, объект может строиться снизу вверх или наоборот, получать различные свойства.

Общую схему аддитивного производства можно изобразить в виде следующей последовательности:

Первые аддитивные системы производства работали главным образом с полимерными материалами. Сегодня 3D-принтеры, олицетворяющие аддитивное производство, способны работать не только с ними, но и с инженерными пластиками, композитными порошками, различными типами металлов, керамикой, песком. Аддитивные технологии активно используются в машиностроении, промышленности, науке, образовании, проектировании, медицине, литейном производстве и многих других сферах.

Наглядные примеры того, как аддитивные технологии применяются в промышленности — опыт BMW и General Electric:

Преимущества аддитивных технологий:

— улучшенные свойства готовой продукции;

— большая экономия сырья;

— возможность изготовления изделий со сложной геометрией;

— мобильность производства и ускорение обмена данными.

Схематично различия в традиционном и аддитивном производстве можно изобразить следующей схемой:

АДДИТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО: ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ

Под аддитивным производством понимают процесс выращивания изделий на 3D-принтере по CAD-модели. Этот процесс считается инновационным и противопоставляется традиционным способам промышленного производства. Сегодня можно выделить следующие технологии аддитивного производства:

FDM (Fused deposition modeling) — послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити. Это самый распространенный способ 3Dпечати в мире, на основе которого работают миллионы 3D-принтеров — от самых дешевых до промышленных систем трехмерной печати. FDMпринтеры работают с различными типами пластиков, самым популярным и доступным из которых является ABS. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят для тестирования продукции, прототипирования, а также для изготовления готовых к эксплуатации объектов. Крупнейшим в мире производителем пластиковых 3D-принтеров является американская компания Stratasys.

SLM (Selective laser melting) — селективное лазерное сплавление металлических порошков. Самый распространенный метод 3D-печати металлом. С помощью этой технологии можно быстро изготавливать сложные по геометрии металлические изделия, которые по своим качествам превосходят литейное и прокатное производство. Основные производители систем SLM-печати — немецкие компании SLM Solutions и Realizer.

SLS (Selective laser sintering) — селективное лазерное спекание полимерных порошков. С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др). Крупнейшим производителем SLS-принтеров является американский концерн 3D Systems.

SLA (сокращенно от Stereolithography) — лазерная стереолитография, отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Эта технология аддитивного цифрового производства ориентирована на изготовление высокоточных изделий с различными свойствами. Крупнейшим производителем SLA-принтеров является американский концерн 3D00Systems.

В отдельную категорию стоит вынести технологии быстрого прототипирования. Это способы 3D-печати, предназначенные для получения образцов для визуальной оценки, тестирования или мастер-моделей для создания литейных форм.

MJM (Multi-jet Modeling) — многоструйное моделирование с помощью фотополимерного или воскового материала. Эта технология позволяет изготавливать выжигаемые или выплавляемые мастер-модели для литья, а также — прототипы различной продукции. Используется в 3D-принтерах серии ProJet компании 3D Systems.

PolyJet — отверждение жидкого фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Используется в линейке 3D-принтеров Objet американской компании Stratasys. Технология используется для получения прототипов и мастер-моделей с гладкими поверхностями.

CJP (Color jet printing) — послойное распределение клеящего вещества по порошковому гипсовому материалу. Технология 3D-печати гипсом используется в 3D-принтерах серии ProJet x60 (ранее называлась ZPrinter). На сегодняшний день — это единственная промышленная технология полноцветной 3D-печати. С ее помощью изготавливают яркие красочные прототипы продукции для тестирования и презентаций, а также различные сувениры, архитектурные макеты.

Мировой рынок аддитивных технологий растет с каждым годом: уже сегодня его объем превышает $5 млрд, а после 2025 года будет составлять более $21 млрд. Страны-технологические лидеры, такие как США, Германия, Великобритания, Япония и другие, суммарно контролируют более 50% мирового рынка аддитивного производства и останутся локомотивами его развития в долгосрочной перспективе.

ОБЗОР МИРОВОГО РЫНКА

Ежегодные темпы роста мирового рынка аддитивных технологий составляют 15%. При сохранении CAGR на этом уровне к 2025 году объем рынка увеличится с текущих $5,31 млрд до $21,5 млрд.

К этому времени до 51% рынка будет приходиться на авиационную промышленность, сферу здравоохранения и автомобилестроение. Отрасли, в которых в 2025 году будет наиболее заметно использование технологий аддитивного производства, показаны на рис. 1.

Сегмент «Прочие» включает энергетическую и пищевую промышленность, строительную отрасль и др.

Страны Северной Америки были и остаются крупнейшим потребителем аддитивных технологий в мире. В 2015 году объем североамериканского рынка оценивался $2,35 млрд с перспективой роста до $7,65 млрд к 2025 году. Второй по величине – это рынок стран Европы и Ближнего Востока. В 2015 году его суммарный объем составлял $1,81 млрд, а к 2025 году он может увеличиться до $7,18 млрд.

Одним из самых быстро растущих является рынок Азиатско-Тихоокеанского региона. В период 2015-2025 гг. ежегодные темпы роста составят 18,6%, а объем увеличится более чем в пять раз – с $1,01 млрд в 2015 до $5,56 млрд в 2025 году. При этом на долю Китая будет приходится порядка 70%.

В странах Северной Америки технологии 3D-печати активно внедряются в аэрокосмической, оборонной и автомобильной отраслях. В последние годы резко увеличилось количество стартап-проектов как в этих, так и других сферах.

Внедрение аддитивных технологий в Европе и на Ближнем Востоке происходит медленнее, чем в странах Северной Америки. Основной фокус здесь делается на использование 3D-печати на основе лазерных технологий в судостроительной отрасли и в промышленности. В то же время в последние годы отмечается рост инвестиций в технологии 3D-печати со стороны автомобилестроительных компаний.

Китай широко применят 3D-печать для массового производства компонентов для аэрокосмической промышленности. Прогнозируемое снижение стоимости производства позволит стране в ближайшие годы нарастить объемы выпускаемой продукции.

ПРИМЕНЕНИЕ В УЗБЕКИСТАНЕ

Наиболее эффективные и перспективные области и сферы применения 3D технологии в Республике Узбекистан в текуший момент является архитектура, медицина и образование.

Применения 3D технологии в строительстве.

В последние годы, в Республики Узбекистан введется работы по развитию Жилищно-коммунальные услуги и работ по благоустройству сел в соответствии с программой «Обод кишлок». Основные премущества применения 3D технологии в строительстве это:

Экономия. При использовании 3D технологий происходит уменьшение человеческих трудозатрат, сроков строительства и расхода материалов.

Экологичность. Количество вредных отходов от строительства в данном случае минимизируется.

Качество. Заложенная в 3D-принтер программа уменьшает количество просчетов, а также исключает человеческий фактор.

Возможности. С помощью 3D-печати можно воплотить в жизнь любое геометрическое решение.

По направления образование принято постановление Президента О мерах по дальнейшему развитию системы высшего образования».

Согласно документу, программой комплексных мер на 2017-2021 годы запланировано укрепление инфраструктуры научно-исследовательских учреждений и развитие инновационной деятельности. Для этого правительство реализует более 40 мероприятий по 6 направлениям развития сферы науки и инноваций.

Массового распространения 3D-печати в области науки, пока еще не наблюдается, но скоро она станет реальностью и покажет свой буквально безграничный потенциал. Используя данную технологию, уже создают и копии археологических экспонентов, и сложные геометрические формы, и даже медицинские протезы. 3D-печать открывает многообещающие перспективы для науки, которые помогут сделать еще не одно революционное изобретение и открытие.

Используя 3D технологии, преподаватели и учителя получают мощный инструмент, позволяющий ускорить понимание сложных понятий и принципов учащимися. Трехмерное моделирование дает возможность систематизировать большие объемы информации и перевести их в более удобный и наглядный вид.

Учащиеся более охотно и с неподдельным интересом осваивают знания по новой специальности, ведь человек по природе своей любопытен. Использование новых технологий повышает мотивацию к обучению. 3Dпечать доступна для людей всех возрастов:

— ученики младшей и средней школы знакомятся с технологиями, изучая азы в режиме игры;

— старшеклассники и студенты получают основы современных профессий в сверхтехнологичных отраслях, реализуют свой творческий потенциал, развивают инженерное мышление.

Полученные при трехмерной печати изделия можно пощупать, оценить, провести работу над ошибками, понять, что было сделано правильно, а какую часть проекта необходимо скорректировать. Студенты-проектировщики, дизайнеры, архитекторы и инженеры на практике видят прототипы своих разработок, могут провести их испытания. Историки и археологи создают предметы и артефакты, реконструируют исторические события и места с помощью 3D-печати.

В медицине с помощью 3D принтера можно создать макетов для обучения. Можно только представить насколько проще стало создавать протезы для нуждающихся людей, раньше чтобы заказать протез нужно было иметь несколько сотен тысяч долларов. Благодаря трёхмерной печати можно за несколько дней создать идеальный протез для пациента за 50 долларов. С помощью принтеров уже сегодня специалисты создают точные копии человеческих органов, в дальнейшем станет возможным изготовление настоящих органов для имплантации пациентам, это поможет спасти тысячи жизней. Пока же с помощью объёмных макетов специалисты могут оттачивать свои навыки перед проведением серьёзных операций.

Шерзод Алимов,

Департамент развития информационных технологий

Источник

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте