Yüksek performanslı 3D baskıda yeni bir "mürekkep" var
3D baskı teknolojisinin anlaşılması ve kökeni için 19. yüzyıla geri gitmemiz gerekiyor. Literatüre göre, hızlı prototipleme teknolojisinin (yani 3D baskı teknolojisi) temel kavramı, 19. yüzyıl fotoğraf heykel teknolojisi ve yer şekli kalıplama teknolojisinden kaynaklanmıştır (Şekil 1), ancak 1980'lere kadar gerçek anlamda gerçekleştirilememiştir ve bilimsel adı "Hızlı Prototipleme (hızlı prototipleme)". Geleneksel imalat yöntemi ile arasındaki farka göre, 3D baskı teknolojisi, farklı baskı üretim tekniklerinin kullanımına, belirli malzemeleri yapma yöntemlerine, katman katman kullanımına dayanan bir 3D tasarım model dosyası olarak tanımlanan Eklemeli İmalat (katmanlı imalat) olarak da adlandırılır. Nesneleri istifleme ve üst üste bindirme teknolojisi (bkz.Şekil 2).
Şekil 1 Jeomorfoloji Prensibi
Şekil 23D baskı teknolojisinin ilkesi
3B baskı teknolojisi üretiminin temel süreci üç adımdan oluşur: dijital üç boyutlu modelleme, üç boyutlu modeli dilimleme ve katman katman üretim. Onlarca yıllık geliştirme ve teknolojik yeniliklerin ardından, farklı malzemeler ve performans gereksinimlerine dayanan 3D baskı üretim teknolojisi, Fused Deposition Modeling (FDM), Selective Laser Melting (SLM), 3D'yi geliştirdi. Stereolitografi (SLA) ve Dijital Işık İşleme (DLP) gibi dört ana kalıplama teknolojisi vardır Şekil 3, dört tip kalıplama teknolojisinin kalıplama ilkelerinin şematik diyagramlarını göstermektedir.
Şekil 3 Dört ana 3 boyutlu baskı kalıplama teknolojisi üretim türünün şematik diyagramı
Geleneksel üretim teknolojisi ile karşılaştırıldığında, üç boyutlu ürünler üretmek için 3D baskı teknolojisinin kullanılması, malzeme tasarrufu, daha yüksek şekillendirme doğruluğu ve karmaşık parçalara, geleneksel aletlere, fikstürlere, takım tezgahlarına veya herhangi bir kalıba ihtiyaç duymama avantajlarına sahiptir. Ayrıca 3D baskı, merkezi ve sabit bir üretim atölyesi gerektirmez, dağıtık üretim özelliklerine sahiptir ve birkaç saat içinde ürün oluşturup montajını yapabilmektedir. Bu nedenle, 3D baskı teknolojisi endüstriyel modelleme, makine imalatı, havacılık, askeri, mimari, tıp, kültür ve sanat ve arkeolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.Şekil 4, 3D baskı teknolojisinin mevcut uygulama alanlarını ve bölümlerini göstermektedir. Teknolojik gelişme ve inovasyon ile uygulama alanları genişlemeye devam edecek.
Şekil 43B baskı teknolojisi uygulama alanları ve parçaları
DLP ve SLA, 3D baskı teknolojisinin geliştirilmesinde en eski kalıplama teknolojileridir.Işıkla sertleşen bir yardımcı kalıplama teknolojisidir.Hızlı kalıplama hızı ve yüksek hassasiyet avantajlarına sahiptirler.Genellikle sıvı ışıkla sertleşen reçine malzemeleri kullanırlar. Işıkla sertleşen 3B baskının temel sorunu, ışığa duyarlı reçinenin geliştirilmesidir. 3D baskı için ışığa duyarlı reçine düşük uçuculuğa, düşük viskoziteye, iyi stabiliteye, hızlı kürleşmeye, düşük büzülmeye ve iyi mekanik özelliklere ve sertleştikten sonra termal stabiliteye sahip olmalıdır; ayrıca, baskı işlemi ve kalıplanmış ürünleri toksik olmamalı ve toksik olmamalıdır. Keskin koku vb. Şu anda 3B baskı için kullanılan ışığa duyarlı reçineler esas olarak akrilik reçineler, epoksi reçineler ve polyester reçineler ve diğer ışıkla sertleşen reçine malzemeleridir ve bunlar havacılık kanatları, dişliler ve diğer yapısal parçalara kalıplanabilir, ancak bu malzeme serisi yüksek sıcaklık direnci özelliklerine sahip değildir. , Bu seri reçine baskıyla kalıplanmış parçalar ve ürünler yapmak sadece kalıp veya model olarak kullanılabilir ancak gerçek ihtiyaçları karşılayamaz, bu da uygulama ve geliştirmeyi büyük ölçüde sınırlar. Bu nedenle, yüksek sıcaklıklarda kullanılan havacılık ve uzay parçaları için yüksek sıcaklık mürekkeplerinin nasıl bulunacağı, hazırlanacağı ve yazdırılacağı son derece acildir.
Neyse ki, 21. yüzyılın en umut verici malzemelerinden biri olan poliimid, mükemmel mekanik özelliklere, yüksek sıcaklık direncine, kimyasal korozyon direncine ve mükemmel dielektrik özelliklere sahiptir.Havacılık ve havacılıkta yaygın olarak kullanılmaktadır. Mikroelektronik, nanometre, sıvı kristal, ayırma membranı, lazer ve diğer alanlar. Ancak çözülmesi zor, eritilmesi zor gibi işleme sorunları nedeniyle, yurtiçi ve yurtdışında 3D baskı poliimid malzemelerin gelişimi yavaş olmuştur ve piyasada böyle bir ürün bulunmamaktadır. Çin Bilimler Akademisi Lanzhou Institute of Chemical Physics, State Key Laboratory of Solid Lubrication yüzey arayüz araştırma ekibinin son araştırma ve geliştirme sonuçları bu boşluğu doldurdu.DLP, SLA ve diğer ışıkla sertleşen 3D baskılar için uygun yüksek performanslı poliimid ışığa duyarlı reçine malzemeleri geliştirdiler. İlgili makale SolventFree ve Photocurable Polyimide Inks for 3D Printing, Journal of Materials Chemistry A'da (DOI: 10.1039 / C7TA01952A) çevrimiçi olarak yayınlandı.
Polimid moleküler yapısının tasarımından başlayarak, araştırmacılar, poliimidin moleküler ağırlığını kontrol etmek ve mükemmel çözünürlük sağlamak için uç kapatma ve yan grup modifikasyon yöntemlerini kullandılar ve aynı zamanda, onu elde etmek için aktif grupları tanıttılar. Hızlı ışıkla sertleştirme yetenekleri, SLA ve DLP gibi ışıkla sertleşen 3B baskı teknolojileri için uygun poliimid mürekkep malzemeleri geliştirmiştir (bkz. Şekil 5). 3D baskı poliimid mürekkep malzemesi yüksek kalıplama doğruluğuna, iyi yüzey kalitesine ve mükemmel ısı direncine sahiptir. 300oC'lik bir fırında işlendikten veya sıcak yağa batırıldıktan sonra kırılmaz veya bükülmez, bu da mevcut pazarı etkili bir şekilde çözebilir Kürlenmiş 3D baskılı reçine malzemeleri, zayıf mekanik mukavemete, zayıf yüksek sıcaklık direncine, kolay higroskopik genleşmeye, zayıf kimyasal dirence sahiptir ve bunların çoğu yalnızca 100oC'nin altındaki ortamlarda kullanılabilir, bu nedenle parçaları doğrudan kullanmak için 3D baskı teknolojisinin kullanımını ortadan kaldırır Üretim darboğazı sorunu.
Lanzhou Institute of Chemical Technology'nin malzeme tablosu arayüz araştırma ekibi tarafından yüksek performanslı 3D baskı poliimid mürekkep malzemeleri serisi, yüksek hassasiyet, yüksek ısı direnci ve yüksek mukavemet ile ilgili alanlarda 3D baskı gelişmiş üretim teknolojisidir. Hızlı prototip üretimi yeni fırsatlar sağlar. Ön yüzey işlevsel 3D baskı ve yüksek performanslı 3D baskı malzemelerine dayanan araştırma ekibi, 3D radyasyona dayanıklı mekanizmaları, eylemsiz alet jiroskoplarını ve nükleer silah değiştirme bileşenlerini uygulamak için tanınmış yerel üniversiteler ve bilimsel araştırma enstitüleriyle işbirliği yapıyor. Hızlı prototip üretiminin baskısı üzerine araştırma.
Şekil 5 DLP baskı ile yapılan yüksek performanslı 3 boyutlu baskı poliimid mürekkep malzemesi ve yüksek sıcaklığa dayanıklı parçalar
Yukarıda bahsedilen araştırma çalışması, Çin Bilimler Akademisi'nin "Batı Işığı" ve Lanzhou Kimya Teknolojisi Enstitüsü, Gansu Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (1606RJZA051) ve Gansu Prime Technology Co., Ltd.'nin "Özel Yetenek Programı" tarafından desteklenmiştir.
