¿Cómo un subsidio masivo del gobierno de los Estados Unidos y la inversión en impresión 3D cambiarían el futuro de América?

Como alguien que vive y respira aditivos, preferiría centrarme más en la robótica, la automatización y la fabricación que en la impresión 3D. La fabricación aditiva (AM) es solo una pieza de un complejo rompecabezas relacionado con el futuro de la fabricación estadounidense. Pero tenga en cuenta que Estados Unidos está invirtiendo en AM. He visto olas masivas en inversiones de I + D en los últimos 20 años. Mi primera experiencia fue el programa del genoma humano. El gobierno gastó alrededor de $ 3B para ayudar a mapear el genoma. Luego fue el impulso de la nanotecnología. Esto estaba más cerca de $ 20B. En ambos casos, la inversión gubernamental coincidió, o fue mayor, que la industria. La inversión de la mañana es lo contrario. Hay una inversión mucho mayor del sector privado en AM que del gobierno y esto es bueno. GE se está moviendo muy agresivamente construyendo fábricas y comprando compañías líderes (Concept Laser y Arcam).

GE en impulso de impresión 3D aumenta la oferta de Arcam, para comprar Concept Laser

La primera aplicación de GE son los inyectores de combustible para el motor Leap. A través de AM, han reducido el recuento de piezas de 19 a 1.

La FAA aprobó la primera pieza impresa en 3D para volar en un motor a reacción comercial de GE – GE Reports

La compra de Arcam fue brillante. ORNL ha demostrado la capacidad de controlar específicamente la microestructura del sitio, lo que significa que puede controlar tanto la geometría como las propiedades dentro de la geometría. El crecimiento de álabes de turbina de cristal único definitivamente está dentro del ámbito de la posibilidad.

Sin embargo, AM, en su forma actual, tendrá un impacto limitado en el mercado. Limitaré la discusión a los sistemas industriales, no a las impresoras de escritorio de grado de consumidor.

El estado actual de la técnica se basa en producir a velocidades muy lentas (típicamente 1 pulgada cúbica por hora) piezas relativamente pequeñas (menos de 1 pie cúbico) con materias primas caras ($ 100 / lb). Los sistemas suelen costar $ 1 millón y producen alrededor de 500 a 800 libras de piezas por año. Por lo tanto, el costo real de una parte AM industrial generalmente supera los $ 1000 / lb para la parte final. La ventaja es la capacidad de fabricar piezas muy complejas, livianas y únicas. Esta combinación de pros y contras limitará la tecnología a las industrias biomédica, aeroespacial y de creación de prototipos. Con todas estas limitaciones, AM sigue siendo una herramienta muy poderosa que realmente solo un puñado de usuarios de la industria (como GE, Rolls Royce, SpaceX …) realmente entienden.

Esto está cambiando rápidamente. La industria está evolucionando rápidamente. Los sistemas se están volviendo mucho más grandes y rápidos. Divulgación completa aquí. Soy el líder de ORNL en AM a gran escala. Pero este trabajo ha sido motivado por la comprensión de la economía detrás del aditivo. Concluimos que la clave es la velocidad. Comenzamos con los compuestos …

BAAM | Fabricación aditiva de área grande

Van mucho más grandes y más rápidos …

Ingersoll y ORNL desarrollarán una gran impresora WHAM 3D con un volumen de construcción de 23 x 10 x 46 pies (7 x 3 x 14 m)

Y están conduciendo hacia grandes piezas de metal.

Impresión 3D a lo grande: construcción de una excavadora, capa por capa

Si bien hemos realizado una serie de demostraciones de alto perfil, automóviles impresos, casas y pabellones …

El primer auto impreso en 3D del mundo

Shelby Cobra impreso en 3D

ORNL demuestra su nuevo hogar y vehículo impresos en 3D integrados

El enorme pabellón impreso en 3D de ORNL cautiva a la multitud en Design Miami /

No me excitan. Lo que me emociona es la industria de herramientas. La industria de herramientas ha sido devastada en los últimos 15 años.

http://www.ntma.org/uploads/gene…

Les digo a todos que hay tres aplicaciones geniales para AM: herramientas, herramientas y herramientas. ¿Por qué? Las herramientas son la base de la fabricación. Las herramientas son generalmente elementos únicos, caros y largos. Afecta a casi todas las industrias (automóviles, aero, electrodomésticos, construcción, agricultura …). Cada fabricante de automóviles gasta alrededor de $ 200 millones por año en herramientas para cada automóvil. El plazo de entrega es de aproximadamente 2 años y se ha transferido rápidamente a China.

La pregunta … ¿podemos imprimir herramientas de producción y revitalizar la industria estadounidense de herramientas y matrices? ¡¡¡Creo que la respuesta es si!!!

ORNL y Boeing obtienen el título Guinness del Libro de los Récords Mundiales por la mayor parte impresa en 3D sólida

Ya hemos impreso herramientas de corte y herramientas de alta temperatura para la industria aeroespacial. El costo y los plazos de entrega de estas herramientas son miles de dólares y días en lugar de cientos de miles de dólares y meses. La verdadera visión del metal BAAM no son las excavadoras impresas. Está estampando muere. Se necesita investigación y desarrollo, pero el gobierno y la industria están invirtiendo mucho en la tecnología.

Entonces, para responder la pregunta original … Estados Unidos está invirtiendo en AM. Pero lo más importante, la industria estadounidense está invirtiendo en AM. ¿Cómo cambiará esto la fabricación en los Estados Unidos? Mi apuesta es el nacimiento de las microfactorías.

http://www.3ders.org/articles/20…

Esta es otra de esas respuestas que tengo que presentar con “Depende”. En este caso, depende de lo que quiera decir con “impresión 3D”.

Una parte considerable de la población equipara la impresión 3D con los dispositivos de consumo que usan FDM (Fused Deposition Modeling) o DLP / SLA (Direct / Digital Light Processing / Stereolithography), PERO, creen que es más parecido a un replicador de Star Trek que tiene El potencial de hacer cualquier objeto en cualquier combinación de materiales.

Desafortunadamente, estas tecnologías, aunque increíblemente útiles y valiosas, no están realmente interrumpiendo la fabricación convencional. Interrumpen el modelado, la creación de prototipos, la personalización y la personalización. Eso tiene un gran impacto en la velocidad de comercialización y la accesibilidad. Pero por encima de un cierto volumen de producción, simplemente no tiene sentido usar una impresora 3D. Por lo tanto, mejorar estas tecnologías tendrá un impacto dramático en una escala relativamente pequeña y en ciertos nichos. (no para disminuir ese impacto, pero no es algo que cambie fundamentalmente el futuro del país o la sociedad)

Si habla de tecnologías comerciales como ensamblaje robótico, sinterización de metales, máquinas CNC, cortadoras láser, etc. Estas ya se han utilizado ampliamente durante décadas. Ese impacto ya ha sucedido a lo grande. Una inversión adicional mejoraría la eficiencia, pero probablemente no cambiaría drásticamente el “futuro de América”

Si habla de dinero de I + D para la fabricación molecular, ese es un juego de pelota completamente diferente. Los posibles avances en la ciencia de los materiales, las aplicaciones biomédicas, incluso la creación de alimentos a partir de otra materia orgánica, etc., son alucinantes. Eso * sería * mucho más similar a los replicadores del universo Star Trek y podría tener un impacto científico, económico y social significativo. Una impresora milagrosa como esa podría convertirse en una despensa, farmacia, ferretería, etc. para una comunidad. Incluso si fuera considerablemente más caro imprimir los productos, la simplificación de la cadena de suministro podría compensar gran parte de ese gasto. ESO sería un cambio de juego.

No mucho. La fabricación automatizada en cambio puede ayudar mucho más.

Las impresoras 3D son eficientes solo porque no tienen costos iniciales de herramientas para comenzar una nueva línea de objetos. Mientras el siguiente objeto se ajuste al mismo volumen y configuración, se puede imprimir tan pronto como se limpie la cámara.

Todavía necesitan que alguien cambie el carrete de filamento, quite el objeto anterior y diga la máquina que está lista para el siguiente.

La fabricación automatizada, en cambio, es el concepto de tener la máquina misma para realizar más pasos de fabricación.

La máquina debería poder:

  • Comprueba si tienes suficientes recursos
  • Manejar la producción y el embalaje.
  • Use internet para programar recogidas y entrega de recursos
  • Programe y llame al mantenimiento para evitar o corregir fallas.

De esta manera, puede ahorrar cientos de horas de trabajo mal remuneradas y utilizar los ahorros para contratar ingenieros para realizar tareas de mantenimiento o mejorar la máquina, construir máquinas nuevas y otras cosas.

Las máquinas no dependen de las ubicaciones geográficas, pero tener el centro de producción cerca del consumidor ayuda a ahorrar gastos de envío y, potencialmente, permite la fabricación a demanda, lo que reduce el costo de almacenamiento de bienes.

Financiar a las empresas para comprar máquinas que se puedan usar solo para hacer prototipos no ayudaría.

Impulsar las ventas de impresoras 3D de consumo tampoco. Ya son lo suficientemente baratos.

Sería una gran pérdida de dinero …

La impresión 3D genérica casi no tiene aplicaciones. Supongo que el 90% de las impresoras 3D que se han vendido alguna vez están en un armario sin usar. La gente los compra, pero resulta que el único uso doméstico es hacer anillos de cortina de plástico bastante malos que cuestan $ 1.99 en el supermercado.

Hay algunos dispositivos especializados que son útiles, como la impresión 3D de piezas médicas. Aplicaciones de nicho, que utilizan dispositivos que solo pueden hacer eso. Estos mercados ya están bien atendidos. Y son pequeños.

Pero las impresoras 3D de uso general son prácticamente juguetes, sin uso industrial real.

Si esto sucede, la alta calidad se volverá extremadamente barata (más que hoy). Y hará que todos tengan una impresora 3D. Si esto sucede, las personas dejarán de salir de sus lugares para comprar cosas porque pueden simplemente diseñarlas o descargarlas e imprimirlas en sus hogares.

Sería una pérdida total de dinero. La impresión 3D no cambiará a Estados Unidos ni a ningún otro continente de manera notable. La impresión 3D es solo una herramienta (útil), como muchas otras.

Lo mismo podría haberse dicho sobre la máquina de fax cuando se introdujo …