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克服增材制造的局限性

标记: 机械设备
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NewCap Partners的行业分析师兼顾问Dayton Horvath在虚拟工程周期间考察了增材制造的挑战和未来的可能性。

NewCap Partners的行业分析师兼顾问Dayton Horvath在《虚拟工程周刊》(Virtual Engineering Week)上报道说,增材制造作为一个行业在过去10年中增长了约100亿美元。 他估计全球市场规模“仅略低于120亿”。打印机制造商的数量继续急剧增加,他在“克服增材制造的局限性。”

 

他说:“价值链相当复杂。”他谈到涉及增材制造的各类公司之间的联系。他解释说:“您有材料供应商和加工商,他们在考虑将原材料转换为正确的原料,无论是颗粒,粉末,细丝,甚至是用于各种3D打印设备的薄片,” 。 “那些东西既给打印机用户,也给打印机制造商,显然是打印机制造商,在某些情况下,他们想要附加的特殊材料,或者出于某种原因而对其进行修改,以使其系统获得更好的成功。”

他说,在设计和制造软件方面,有一个数字文件或图形需要进行逆向工程,并且需要通过CAD工程制造软件来运行。 “这些功能正在缓慢集成,但是我要说的是,为零件设计提供有效的数字工作流程还有很长的路要走,” Horvath说。 “已经出现了许多市场,以帮助解决希望使用添加剂但又不想直接购买打印机的众多公司之间的效率低下问题,这与许多CNC机床厂作为服务提供商存在的方式很相似。更大的制造商。”

Horvath强调,零件的设计和制造(最重要的是资格)将需要协作,伙伴关系以及比其他行业所期望的更多的沟通,才能成功交付用于生产的零件。他说:“必须满足规范的地方,在数据方面需要严格的认证,这需要团队合作,这就是为什么您会看到这些团体之间有如此多的伙伴关系的原因,”他说。

Horvath说,由于原型设计和产品开发的角度,在医学领域增材制造中最受欢迎的技术类别从最大到最小的顺序是材料挤压。选择性激光烧结融合,这是最流行的植入物;还原槽和槽的光聚合,用于原型设计和手术计划。

他说:“材料喷射,粘合剂喷射和生物打印完善了医疗应用中使用的技术类别。”就材料类别而言,霍瓦斯说,从组成,结构和性能的角度来看,聚合物和光敏聚合物,尤其是高性能热塑性塑料,由于其质量而被广泛使用。

 

挑战性

Horvath随后谈到了医疗增材制造领域的一些挑战和好处。第一个挑战涉及材料处理组件。他说:“我们没有从供应商那里得到经过认证,验证和测试的材料,而是从中分离出一部分。” “我们在添加添加剂时正在创建,修改或以其他方式改变材料的特性,结果,特性和缺陷的可能性存在很大的差异。这些都是灭菌要求,机械性能,热性能以及配合的可变性方面的主要关注点。” 

第二个挑战是费用。霍瓦斯说:“医疗的利润率很高,幸运的是,其成本效益问题较少,例如,消费品包装,但相对于传统制造工艺,在几乎所有情况下,3D打印机和可打印材料的价格都很高。” 。

Horvath还指出,印刷过程难以重复控制。 “这就是为什么我们基本上不生产零件,而是进行更多的原型设计,产品开发模具和工具的原因,因为只要您做对了,就可以了。如果您必须做10,000,并且都必须正确,那么您将具有相当高的可变性,”他说。

最后,霍瓦斯说,很难有一个单一的组织来覆盖所有使增补剂正常工作的专业知识。 “您需要优秀的设计工程师。一些材料专业知识。您至少需要像制造商一样熟悉硬件,并且显然,要有整个软件的工作流程和后处理,对于其中的某些技术类别,这通常是手动且漫长的过程。”

 

好处

医疗增材制造的第一个好处是周转时间短。 “我已经看到植入物在三天内被转过的示例,这确实使某些情况对使用打印内容至关重要。对给定的患者有一个定制的配合,同样,手术室时间也大大减少了,因为您不必担心这种配合,也不必为通用部件调整定制的情况。”

还增加了设计自由度。霍瓦特说:“就设备性能的修改而言,有很多未雨绸缪的机会,可以按照通常的做法进行修改,因为从根本上说,您是从无到有地建立起来的,而不是从一个障碍开始,然后逐步下降。”

Horvath提出了一些公司克服增材制造挑战的方法,其中提到将数字设计与生产零件工作流程联系起来。他说:“我想我们还要再等五到七年,但这绝对是朝着正确方向发展的趋势。”

“就可重复性,可靠性以及技能和知识要求而言,很多人说您需要博士学位才​​能运行工业3D打印机,”霍瓦斯说,并指出这并不是完全错误的。 “但是我想说,随着打印机设计和工艺的逐步改进,市场竞争越来越激烈。您最终将看到在最终用户方面的好处,并希望这将扩大整个增材制造的采用范围。”

Horvath补充说:“最后一点是可扩展性,”他指出金属3D打印仍然很慢,因为打印机仍然非常昂贵。 “我想说,直接3D打印零件的一些大规模机会将来自聚合物,而不一定是金属。显然,您不能在某些零件要求上与金属竞争,但我会说,在寻找可以为您完成工作的材料时,请保持开放的态度。”

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