Лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийн зах зээлийн цар хүрээ ба хөгжлийн чиг хандлага

Лазер нэмэлт үйлдвэрлэл нь металл нэмэлт үйлдвэрлэлийн гол технологийн нэг бөгөөд сүүлийн жилүүдэд дэлхийн үйлдвэрлэлд мэдэгдэхүйц өсөлттэй байна. Аж үйлдвэрүүд улам бүр нарийн төвөгтэй геометр, том бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, өндөр хүчин чадалтай материалыг шаардаж байгаа тул уламжлалт үйлдвэрлэлийн аргуудын хязгаарлалт улам бүр тодорхой болж байна.

Үүний үр дүнд лазер нэмэлт үйлдвэрлэл нь туршилтын баталгаажуулалтаас аж үйлдвэрийн хэмжээний үйлдвэрлэл рүү аажмаар шилжиж байна. Энэхүү технологийг одоо сансар судлал, эрчим хүчний тоног төхөөрөмж, эмнэлгийн хэрэгсэл, нарийн багаж хэрэгсэл зэрэг өндөр өртөгтэй салбарт өргөнөөр судалж байна.

1. Дэлхийн зах зээлийн хэмжээ ба хөгжлийн чиг хандлага
Сүүлийн үеийн салбарын судалгаагаар дэлхийн нэмэлт үйлдвэрлэлийн зах зээл 2024 онд ойролцоогоор 24.4 тэрбум ам.долларт хүрсэн бөгөөд 2030 он гэхэд 74.6 тэрбум ам.доллар болж өсөх төлөвтэй байгаа бөгөөд 2025-2030 оны хооронд жилийн нийлмэл өсөлтийн хурд 20%-иас давна гэж тооцоолж байна.

Төрөл бүрийн технологийн дунд лазер нунтаг давхаргын хайлалт (LPBF) болон сонгомол лазер хайлуулах (SLM) зэрэг лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийн аргууд нь нийт зах зээлээс хамаагүй хурдан өргөжиж байна.
Зарим урьдчилсан тооцоогоор дэлхийн нэмэлт үйлдвэрлэлийн салбар 2035 он гэхэд хэдэн зуун тэрбум долларт хүрч, жилийн нийлмэл өсөлтийн хурдыг 20%-иас дээш түвшинд байлгах боломжтой гэж үзэж байна. Энэ хандлага нь салбарын эрт үеийн технологийн хайгуулаас томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн байршил руу шилжиж байгааг харуулж байна.
Энэхүү өргөн хүрээтэй зах зээлд металлын нэмэлт үйлдвэрлэл онцгой хурдацтай өсөн нэмэгдэж байна. Дэлхийн зах зээл 2019 онд 3.3 тэрбум ам.доллар байсан бол 2024 онд 11 тэрбум ам.доллар болж өссөн нь металлын 3D хэвлэх технологийн үйлдвэрлэлийн ач холбогдол нэмэгдэж байгааг харуулж байна.

2. Хятад дахь зах зээлийн өсөлтийн шинж чанарууд
Дэлхийн хамгийн том үйлдвэрлэлийн эдийн засгийн нэг болох Хятад улс нэмэлт үйлдвэрлэлийн салбарт ч мөн хүчтэй өсөлттэй байна.
Хятадын нэмэлт үйлдвэрлэлийн зах зээл 2023 онд 3.58 тэрбум ам.долларт хүрсэн бөгөөд 2030 он гэхэд 17.66 тэрбум ам.доллар болж өсөх төлөвтэй байгаа бөгөөд жилийн нийлмэл өсөлтийн хэмжээ ойролцоогоор 24% байна.

Энэхүү өргөжилт нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс үүдэлтэй бөгөөд үүнд:
* Аж үйлдвэрийн шинэчлэл болон ухаалаг үйлдвэрлэлийн санаачилгууд
* Дэвшилтэт металл материалыг нэвтрүүлэх
* Дижитал үйлдвэрлэлийн платформуудыг хөгжүүлэх
* Дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн технологийг үндэсний бодлогын дагуу үргэлжлүүлэн дэмжих
Ялангуяа тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэлийн салбарт металлын нэмэлт үйлдвэрлэлийн нэвтрэлт нэмэгдсээр байгаа нь сансар судлал, автомашин, эрчим хүчний салбарын хэрэглээг дэмжиж байна.

3. Хятад дахь төлөөллийн инженерийн төслүүд болон хэрэглээнүүд
Хятадад лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийг өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн нөхцөлд улам бүр ашиглаж байгаа бөгөөд хэд хэдэн төлөөллийн жишээнүүд нь түүний практик инженерийн үнэ цэнийг харуулж байна.

* Том онгоцны эд ангиуд
C919 онгоцны гол бүтцийн эд ангиуд, түүний дотор хаалганы хүрээ, буух арааны хаалт зэргийг лазер нэмэлт үйлдвэрлэл ашиглан үйлдвэрлэдэг. Энэ нь бүтцийн оновчлол, жинг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжийг олгодог бөгөөд бие даасан эд ангиудыг ойролцоогоор 15-30% -иар бууруулдаг.

* Аэродромын хөдөлгүүрийн хөгжил
2025 оны 7-р сард Хятадын Аэро хөдөлгүүрийн судалгааны хүрээлэн 3D хэвлэх технологи ашиглан үйлдвэрлэсэн минималист хөнгөн турбожет хөдөлгүүрийн туршилтын платформын анхны нислэгийн туршилтыг амжилттай хийсэн.
Энэхүү туршилт нь бодит нислэгийн нөхцөлд хөдөлгүүрийн бүх түвшинд нэмэлт үйлдвэрлэлийн бүтцийг ашиглах боломжийг баталгаажуулсан бөгөөд энэ нь концепцийн загвараас практик нислэгийн баталгаажуулалт руу шилжих чухал шилжилтийг тэмдэглэжээ.

2025 оны 11-р сарын сүүлээр Хятадын анхны бүрэн 3D хэвлэмэл турбожет хөдөлгүүрийн туршилтын загвар нь нисгэгчгүй нисэх онгоцон дээр нэг хөдөлгүүртэй нислэгийн туршилтыг хийж дуусгасан. Хөдөлгүүр нь 30 минутын турш тогтвортой ажиллаж, 6000 метрийн өндөрт хүрч, анхны бүх гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдийг хангасан 0.75 Мах хурдтай болсон.
Энэхүү чухал үйл явдал нь технологи нь хэрэгжих боломжийн баталгаажуулалтаас инженерийн туршилтын үе шат хүртэл ахиц дэвшил гарсныг харуулж байна.

* Дээд зэрэглэлийн хэвний үйлдвэрлэл
Лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийг автомашины тамгалах хэв болон нарийн цутгах хэвэнд улам бүр ашиглаж байна. Энэхүү технологи нь орон нутгийн функциональ интеграцчлал, хөргөлтийн сувгийн дизайныг оновчтой болгох боломжийг олгож, хэвний давталтын мөчлөгийг мэдэгдэхүйц богиносгож, ашиглалтын хугацааг сайжруулдаг.
Эдгээр жишээнүүд нь лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийн технологийн өсөн нэмэгдэж буй төлөвшил болон өргөн хүрээтэй үйлдвэрлэлийн экосистемийн системийн интеграцийн чадавхийг сайжруулж байгааг харуулж байна.

4. Эрэлтийн хувьсал: Техникийн хэрэгжих боломжоос инженерийн хяналт хүртэл
Лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийн салбарын эрэлт хэрэгцээ аажмаар "үүнийг хийж чадах эсэх" гэсэн асуултаас "үүнийг хэрхэн үр ашигтай, найдвартай хэрэгжүүлэх вэ" гэсэн асуулт руу шилжиж байна.
Хөгжлийн эхний үе шатанд хэрэглэгчид голчлон дараахь зүйлд анхаарлаа хандуулдаг байсан.
* Боломжийг бүрдүүлэх
* Материалын механик шинж чанар
Өнөөдөр шийдвэр гаргах хүчин зүйлсэд дараахь зүйлс улам бүр нэмэгдэж байна.
* Үйлдвэрлэлийн өртөг
* Процессийн тогтвортой байдал
* Чанарын ул мөр
* Багцын тогтвортой байдал

Жишээлбэл, сансар судлал болон эрчим хүчний тоног төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлд эд ангиуд нь зөвхөн хөнгөн бүтэц, өндөр бат бэх чанарыг хангахаас гадна хэт хүнд нөхцөлд урт хугацааны найдвартай байдлыг хадгалах ёстой.
Бодит цагийн хяналт, хаалттай гогцооны санал хүсэлтийн хяналт, дижитал ихэр симуляци зэрэг технологиуд нь нэмэлт үйлдвэрлэлийн процессын хяналт, тогтвортой байдлыг мэдэгдэхүйц сайжруулсан.

5. Аж үйлдвэржилтийг хөтөлдөг технологийн чиг хандлага
Технологийн тасралтгүй дэвшил нь лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийг илүү өндөр үр ашигтай, найдвартай байдлыг сайжруулахад түлхэц болж байна.
Технологийн гол хөгжилд дараахь зүйлс орно.
* Олон лазер зэрэгцээ боловсруулах системүүд
* Илүү хурдан үүсгэх хурдыг хангах өндөр хүчин чадалтай лазерын эх үүсвэрүүд
* Онлайн хайлмал усан сангийн хяналт болон үйл явцын хяналтын системүүд
* Чанарын хяналт болон мөрдөх боломжтой нэгдсэн платформууд

Үүнээс гадна, CNC машин механизм болон автоматжуулсан үйлдвэрлэлийн шугамуудтай илүү гүнзгий интеграцчилал нь нэмэлт болон хасах процессуудыг хослуулсан эрлийз үйлдвэрлэлийн загваруудыг бий болгож, орчин үеийн дижитал үйлдвэрлэлийн системүүдтэй нийцтэй байдлыг сайжруулж байна.

Өндөр хүчин чадалтай лазер нэмэлт үйлдвэрлэлийн системүүдийн бас нэг чухал хүчин зүйл бол дулааны тогтвортой байдал юм. Лазерын эх үүсвэр болон оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тасралтгүй ажиллах явцад их хэмжээний дулаан үүсгэдэг бөгөөд лазерын гаралт болон процессын нарийвчлалыг тогтвортой байлгахын тулд температурын нарийн менежмент шаардлагатай.

Тиймээс үйлдвэрлэлийн хөргөлтийн систем нь нэмэлт үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Лазер болон 3D хэвлэх системд зориулагдсан хаалттай гогцоотой үйлдвэрлэлийн хөргөгч зэрэг шийдлүүд нь тогтвортой ажиллагааны температурыг хадгалах, мэдрэмтгий лазерын эд ангиудыг хамгаалахад тусалдаг.

TEYU зэрэг үйлдвэрлэгчид нэмэлт үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид зориулсан тусгай хөргөлтийн шийдлүүдийг санал болгодог. TEYU 3D хэвлэгчийн хөргөгч нь лазер дээр суурилсан хэвлэх системд температурын тогтвортой хяналтыг дэмжих, хэвлэх чанар болон тоног төхөөрөмжийн урт хугацааны найдвартай байдлыг хангахад хувь нэмэр оруулах зориулалттай.

6. Аж үйлдвэрийн сүлжээний хувьсал: Тоног төхөөрөмжийн өрсөлдөөнөөс нэгдсэн шийдэл хүртэл
Нэмэлт үйлдвэрлэлийн салбар хөгжихийн хэрээр өрсөлдөөн аажмаар бие даасан тоног төхөөрөмжийн үзүүлэлтээс нэгдсэн системийн чадавхи руу шилжиж байна.
Үйлдвэрлэгчид болон хэрэглэгчид дараахь зүйлд улам бүр анхаарлаа хандуулж байна.
* Системийн ерөнхий тогтвортой байдал
* Инженерийн дасан зохицох чадвар
* Материал, үйл явц, тоног төхөөрөмжийн хоорондын уялдаа холбоо
* Програм хангамжийн интеграци болон автоматжуулалтын чадварууд
Энэхүү өөрчлөлт нь лазер нэмэлт үйлдвэрлэл нь бие даасан машинуудын хоорондох өрсөлдөөн байхаа больсон болохыг харуулж байна. Үүний оронд энэ нь цогц үйлдвэрлэлийн хүчин чадал болон инженерийн хэрэгжилтийн өрсөлдөөн болж хувирсан.

7. Аж үйлдвэржилт нь хурдаас илүү гүнээс хамаарна
Дэлхийн болон Хятадын зах зээлийг авч үзвэл лазер нэмэлт үйлдвэрлэл нь технологийн баталгаажуулалтаас томоохон хэмжээний инженерийн хэрэглээ рүү шилжиж байгаа нь илт харагдаж байна.
Зах зээл тогтвортой өргөжин тэлж байгаа бөгөөд хэрэглээний хувилбарууд нь сансар судлал, эмнэлгийн хэрэгсэл, нарийн багаж хэрэгсэл, эрчим хүчний систем зэрэг дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн салбаруудад улам бүр нэгдэж байна.
Хэдийгээр салбарын өсөлт үргэлж тэсрэлттэй байдаггүй ч нэмэлт үйлдвэрлэлийн технологийн урт хугацааны инженерийн үнэ цэнэ улам бүр нэмэгдэж байна. Үйлдвэрлэлийн зардал аажмаар буурч, процессын тогтвортой байдал сайжирч байгаа тул лазер нэмэлт үйлдвэрлэл нь дэлхийн дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн экосистемд улам бүр чухал байр суурь эзлэх төлөвтэй байна.