Первой в истории аддитивной технологией стала стереолитография, в процессе которой светочувствительные полимеры затвердевают под воздействием лазера. Появление этого метода позволило 3D печать из пластика занять лидирующие позиции в сфере аддитивного производства. Подобная ситуация наблюдается и на сегодняшний день. Согласно данным исследования IDTechEx, сегмент полимерной печати может вырасти до $21 миллиарда к 2033 году.
Этот рост обеспечивают новые материалы и технологические инновации, предоставляющие массу новых возможностей. Например, на рынке постоянно появляются новые виды материалов — пены, композиты и вязкие термореактивные пластики. То же самое можно сказать и о новых технологиях — к примеру, объемной 3D печати. В данной статье мы расскажем о перспективах развития полимерной печати и возможных препятствиях на пути ее роста.
Отчет IDTechEx содержит подробную сегментацию данного сегмента рынка аддитивного производства по технологиям и материалам. Ознакомиться со всеми существующими на сегодняшний день направлениями можно на изображении 2. К наиболее востребованным материалам относят полимерное волокно, смолы, порошки и гранулы. Что касается основных факторов развития сферы 3D печати из полимеров, то здесь можно отметить эксплуатационные свойства этих пластиков.
Они обеспечивают им универсальность применения, позволяя задействовать эту технологию для многих целей и задач. Одной из приоритетных областей применения полимерной 3D печати по-прежнему остается быстрый выпуск прототипов. Впрочем, в последние годы она всё чаще используется для производства готовых изделий — как в промышленном, так и в handmade-формате.
Какие инновации появляются в этой сфере?
Исследование IDTechEx отмечает существенную роль стартапов в развитии полимерных аддитивных технологий. При этом крупные компании (например, 3D Systems или Stratasys) также не отстают от них, регулярно поставляя на рынок новые материалы и более быстрые/производительные способы печати. Появление технологических инноваций расширяет потенциал этой сферы, улучшая каждый сегмент производственно-сбытовой цепи. А именно, программное обеспечение, оборудование, материалы, постобработку и т.д. В отчете выделен ряд компаний-инноваторов из разных сегментов отрасли и показано, какие преимущества рынок может получить от внедренных ими инноваций.
Одним из таких стартапов является компания Evolve Additive Solutions, которая разработала технологию под названием STEP (Selective Electrophotographic Thermoplastic Process) — селективную термопластическую электрофотографию. Она состоит из трех этапов: визуализации, выравнивания и синтеза. Для реализации первого из них устройство использует 2D движок для электрофотографической визуализации. Фактически, внедренная стартапом технология совмещает в себе свойства ламинации бумаги и 3D печати методом спекания порошкового слоя (Powder Bed Fusion). Это обеспечивает ей высокие темпы производства, сопоставимые с показателями литья под давления. Достойная производительность сделала STEP весьма популярной и востребованной инновацией в сфере аддитивного производства.
Также в отчете был представлен еще один технологический стартап под названием Readily3D или Xolo. Он внедрил метод волюметрической печати, в процессе которого объекты печатаются целиком в один момент, а не слоями постепенно. Эта технология позволяет устранить распространенные проблемы со скоростью печати (особенно это актуально для смол) и обеспечивает высокий уровень детализации изделий.
А что насчет новых материалов для полимерной печати?
Помимо обзора инновационных технологий, исследование IDTechEx уделило внимание новым полимерным материалам, которые задействуются в этом сегменте аддитивной индустрии. По мнению экспертов, рынок такого сырья может вырасти до $15 миллиардов к 2033 году. Основными вызовами в этой нише считаются производительность и экологичность: в наши дни на производство полимеров напрямую влияет фактор защиты окружающей среды. Поэтому вполне обоснованным является распространение переработанных и перерабатываемых материалов, которые часто изготавливают из пластиковых отходов.
Не менее большое значение имеет фактор производительности: в целях ее оптимизации компании комбинируют свойства разных материалов в поисках прорывных решений. Известным примером здесь является стартап Tiamet3D, который изобрел композитный материал на основе биоразлагаемого пластика PLA и наноалмазов. Это позволило ему получить прочный, стойкий к разным видам воздействия и при этом доступный по цене полимер для 3D печати. Впрочем, это далеко не единственный образец: на рынке регулярно появляются другие инновационные полимеры с рядом полезных характеристик (огнеупорные, антистатичные и т.д.).