35 yıllık 3D baskı teknolojisi: model olmaktan üretimin geleceğineTitanium Science
1983 yılında Amerikalı mucit Chuck Hall, stereolitografi teknolojisini kullanarak dünyanın ilk 3D yazıcısını icat etti, ancak bu teknoloji, makinenin büyük boyutu ve yüksek maliyeti nedeniyle konsepti hızla kabul etmedi. Ancak daha ucuz 3D baskı teknolojilerinin (erimiş filament üretimi ve seçici lazer sinterleme) gelişmesi ve 1990'larda birkaç 3D baskı şirketinin kurulmasıyla, bu teknolojinin gelişimini desteklemek için daha fazla insan gücü ve kaynağı var.
Otuz beş yıl önce, 3D baskı yalnızca basit modelleri basabiliyordu, ancak şimdi 2012'de Çin'de hastalar tarafından 3D baskılı yapay eklemler kuruldu ve ev tipi 3D yazıcılar da isteğe bağlı olarak Taobao'dan satın alınabiliyor. Giderek daha popüler hale gelen 3D baskı teknolojisi, modellerin ve birkaç ürünün üretim aşamasında sıkışıp kalmış durumda.Pazarın daha da açılması için 3D baskının imalat sektörüne girmesi ve geleneksel üretim yöntemine bir devrim getirmesi gerekiyor.
Geleneksel imalattan farklı olarak 3D baskının avantajı, aşındırıcı aletlerin imalatının çok fazla zaman almaması ve ürünün tasarımdan üretime kadar kısa bir döngüye sahip olması, geleneksel imalatla oluşturulamayan karmaşık yapılar oluşturabilmesi, ve daha az hammadde tüketin, bekleyin. Bununla birlikte, geleneksel imalat endüstrisi ile karşılaştırıldığında, 3D baskının nihai ürünü, standardı karşılamayan malzeme gücü ve fiziksel özellikler kusurlarıyla karşı karşıyadır, ürün görünümü düzgün değildir, gerçek üretim süresi daha uzundur ve maliyeti yüksektir. yüksek.
Bugün, 3D baskı teknolojisinin üretim endüstrisindeki mevcut gelişme durumunu ve beklentilerini analiz etmek için 3D baskının üç ana sektörüne odaklanacağız: metal baskı, plastik baskı, seramik cam baskı.
Metal Baskı: "Toz"u "Altın"a çevirin
Metal baskıya şu anda metal parçacıkların bir lazerle eritilmesiyle oluşturulan doğrudan metal lazer sinterleme (DMSL) hakimdir. Yazdırma sırasında, lazer bir metal tozu tabakasını süpürür ve lazer, 2 boyutlu bir görüntü oluşturmak için eritilecek tozu yüksek sıcaklıkta eritir. Bu metal tabakası soğuyup şekil aldıktan sonra, makine başka bir parçacık tabakası bırakır ve işlemi 3D şekil oluşana kadar tekrarlar.
Doğrudan Metal Lazer Sinterlenmiş Bileşenler
Doğrudan metal lazer sinterleme teknolojisi daha karmaşık yapıları basabilir ve metal nanotoz üretim teknolojisinin olgunluğu ile bu teknoloji daha iyi görünüm ve fiziksel özellikler elde edebilir. Ancak bu teknolojinin üretim süresinin geleneksel CNN metal kesme ve şekillendirme teknolojisine göre çok uzun olması ve nano metal tozunun maliyetinin yüksek olması nedeniyle henüz model yapım aşamasındadır.
Plastik baskı: bin çiçek açar
Plastik 3D baskı 30 yıl önce geliştirildi Sigorta İmalatı (FFF/FDM) , çeşitli katı, sıvı toz baskı formlarına dönüşmüştür. Katı halde sigorta imalatına ek olarak, ayrıca Seçici Lazer Sinterleme (SLS) ve Sıvı Fotoset İmalatı (CLIP) ve diğer teknolojiler
Sigorta İmalatı (FFF/FDM) Plastik filamenti eriterek, 2B görüntü katmanı oluşturmak için yazıcı kafasını hareket ettirerek ve ardından katman katman 3B şekle dönüştürerek en yaygın 3B baskı teknolojisidir. Bu teknolojiyi kullanan 3D yazıcılar, az yer kaplamaları ve kullanışlı ve basit işlemleri nedeniyle çok popüler hale geldi. Aynı zamanda bu teknolojinin uzun yıllardır gelişmesi nedeniyle piyasadaki çeşitli plastiklerin bu teknoloji için sigortaları olduğu için bu teknolojinin malzeme olarak da çok fazla seçeneği var.
Fuse, renkli sigorta hammaddeleri yapar (resim kaynağı WWW.DELL.COM)
Ancak sigorta teli imalatının dezavantajı, nihai ürünün güzel olmaması ve yüzeyde erimiş plastik filament izleri bırakmasıdır.Yüzeyi pürüzsüz hale getirmek için son işlemden geçirilerek cilalanması gerekir. Aynı zamanda, dikey ve yatay baskı yönlerindeki farklı iç yapı ve malzeme yoğunluğu nedeniyle, ürünün fiziksel anizotropisi özellikle belirgindir ve büyük ağırlık taşıması gereken parçaların basılması için uygun değildir. Ancak bu teknolojinin kolaylık ve hızı ve birçok malzemenin özelliğinden dolayı diş teli ve ürün modellerinin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Sigorta İmalatı (Resim kaynağı: Visual China)
Seçici Lazer Sinterleme (SLS) Teknik ilke, esas olarak plastik parçacıkların bir lazerle eritilmesiyle oluşturulan doğrudan metal lazer sinterleme teknolojisine çok benzer. Metallerin lazerle sinterlenmesi gibi, plastiklerin seçici lazer sinterlenmesi de büyük makinelerin ve uzmanların çalışmasını gerektirir. Aynı zamanda, nano ölçekli partiküller elde edebilen metal lazer sinterleme ile karşılaştırıldığında, plastiklerin nano ölçekli partikülleri yoktur, bu da ürünün son yüzeyinin pürüzsüzlüğünü ve estetiğini sınırlar.
Ancak bu teknik, ek destek malzemeleri gerektirmediği için çok karmaşık yapıları basabilir. Bu teknolojinin bir diğer önemli avantajı ise hammaddelerin nispeten ucuz olması, lisans süresinin kısa olması ve seri üretimin ana gücü olma potansiyeline sahip olmasıdır.
Seçici Lazer Sinterleme Parçaları (Kaynak: stratasysdirect.com)
Sıvı Fotoset İmalatı (CLIP) Işığın etkisi altında katılaşmak ve şekil vermek için sıvı hammaddeler kullanılarak üretilir. Basılacak 2D görüntü, projeksiyon teknolojisi ile sıvı malzeme ile havanın temas yüzeyine yansıtılır ve kürlendikten sonra basılan görüntü bir sonraki katmanı basmak için yukarı doğru hareket ettirilir. Bu teknolojinin avantajı, sıvı malzemenin pürüzsüz bir yüzey oluşturabilmesi ve basılı ürünün güzel olmasıdır.
Liquid Light Shaped Manufacturing (CLIP) koşu ayakkabısı (Kaynak: carbon3d.com)
Halihazırda bu teknolojiye sahip olan bir firma olan Carbon3D, koşu ayakkabısı için ultra hafif ve ultra elastik bir orta taban üreterek bu teknolojiyi ve Adidas'ı ortaklaşa üretti.İlgilenenler bunu değerlendirebilir.
Seramik cam baskı: henüz olgunlaşmadı
Seramiklerin yüksek erime noktası nedeniyle, seramiklerin 3D baskı teknolojisi henüz ticarileştirilmedi ve seramiklerin 3D baskısı da temel bir sigorta üretim aşamasında kaldı. Ancak, MIT'nin "siyah teknoloji üretim tesisi" Media Lab (Media Lab), camdan 3D baskılı bir sanat eseri abajur yaptı. Şu anda, bu teknolojinin sigortasının çapı etkili bir şekilde azaltılmıştır ve basılı ürünün yüzeyi yine de çok düzensiz olacaktır.
Cam 3D baskılı parçalar (Kaynak: media.mit.edu)
3D baskı teknolojisi imalatın yerini alabilir mi ve gelecekte bizim için ne yapabilir?
Küçük ölçekte, Carbon3D ve Adidas arasındaki işbirliği, kısa tasarımdan üretime kadar geçen süre ve nispeten karmaşık yapılar inşa etme yeteneği ile 3D baskının faydalarını tam olarak göstermiştir. Metal 3D baskı, estetik ve fiziksel özellikler açısından geleneksel endüstriyel gereksinimlere yakındır ancak üretim süresi uzundur ve fiyatı yüksektir. Plastik 3D baskı, uzun geliştirme süresi nedeniyle nispeten olgun ve yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak asıl sorunu, bitmiş ürünün güzel olmaması ve fiziksel özelliklerinin standartlara uygun olmamasıdır.
Seramik 3D baskı teknolojisi hala nispeten temel bir aşamadadır ve sürekli araştırma ve geliştirme gerektirir. Bu maliyet, teknoloji ve performans sorunları çözülmezse, 3D baskı hala geniş anlamda üretimden uzaktır.
Şu anda bazı insanlar, duvar örmeye gerek duymayan, işçilik gerektirmeyen ve sadece açık alana sahip 3D baskılı beton evler ile denemeler yapmaya başladılar. Bu teknoloji hala "Xiaoqiang'ın yaygara kopardığı kapı komşusu" aşamasındadır ve geniş çapta tanıtılmamıştır. Ama temeli olmayan bir evin rüzgarla uçup gitme tehlikesini bir düşünün?
Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde bir araştırma ekibi tarafından geliştirilen 3D baskılı yapay kalp (Kaynak: www.ethz.ch)
Aslında, birkaç laboratuvar, 3D baskının oluşturabileceği karmaşık ve hassas yapılardan yararlanarak organları basmaya başladı: İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nden bir araştırmacı ekibi, 3D baskılı bir kalp geliştirdi. Kalp, kan akışını simüle ettiği sürece normal bir kalp gibi atabilir. Ancak plastik hala doğal kaslardan daha düşük olduğu için, kalp şu anda sadece 45 dakika hayatta kalabiliyor, bu da kısa ömürlü. Gelecekte 3D baskının organ üretiminde büyük bir rol oynayacağı ve belki de organ kıtlığı sorununu çözeceği düşünülebilir. (Bu makale ilk olarak Titanium Media, yazar/Huang Zhupi, editör/Xiang Ou tarafından yayınlanmıştır)
Daha heyecan verici içerik için Titanium Media WeChat'i (ID: taimeiti) takip edin veya Titanium Media Uygulamasını indirin
