Kādas ir attīstāmās 3D drukas nozares slēptās vērtības?

3D drukas tehnoloģija, kas pazīstama arī kā piedevu ražošanas tehnoloģija, ir tehnoloģija, kas izmanto pulvermetālu vai plastmasu un citus līmes materiālus, lai konstruētu objektus slāni pa slānim, pamatojoties uz digitālo modeļu failiem. 3D drukāšanu parasti realizē digitālo tehnoloģiju materiālu printeris. Agrāk to bieži izmantoja veidņu ražošanā, rūpnieciskajā dizainā un citās jomās, lai ražotu modeļus. Tagad to pakāpeniski izmanto dažu produktu tiešā ražošanā. Daži uzņēmumi ir sākuši izmantot šo tehnoloģiju detaļu drukāšanai. Tehnoloģija ir izmantota juvelierizstrādājumu, apavu, rūpnieciskā dizaina, arhitektūras, inženierzinātņu un būvniecības, automobiļu, kosmosa, zobārstniecības un medicīnas nozarēs, izglītībā, ģeogrāfiskās informācijas sistēmās, civilajā inženierijā, šaujamieročos un citās jomās.

3D drukas tehnoloģija ir balstīta uz datora 3D dizaina modeli. Izmantojot programmatūras slāņveida diskrētu un ciparu vadības veidņu sistēmu, metāla pulveris, keramikas pulveris, plastmasa, šūnu audi un citi īpašie materiāli tiek sakrauti un savienoti slāni pa slānim, izmantojot lāzera staru, karstās kausējuma sprauslu un citas metodes, un visbeidzot tiek sakrauti, lai izveidotu. ciets produkts.

Materiāli 3D drukāšanai galvenokārt ir sadalīti deviņās kategorijās:

I klase: gaismjutīgi sveķu materiāli, galvenokārt akrila sveķi, epoksīdsveķi, poliestera sveķi un citi gaismas cietēšanas sveķu materiāli. Šādus materiālus var polimerizēt un sacietēt ultravioletā gaismā, parasti šķidrā stāvoklī. To var izmantot, lai ražotu asmeņus, zobratus un citas konstrukcijas daļas aviācijai.

Otrā kategorija: inženiertehniskie plastmasas materiāli, galvenokārt tostarp ABS materiāli, polikarbonāta materiāli un poliamīda materiāli. ABS materiālam ir "izturīga, cieta un stingra" īpašības, tāpēc tas ir plaši izmantots mašīnbūvē, elektriskajā, tekstila, automobiļu, lidmašīnu, kuģu un citās ražošanas nozarēs un ķīmiskajā rūpniecībā. Polikarbonāta materiāliem ir laba triecienizturība, siltuma deformācijas izturība, laba ugunsizturība un augsta cietība, tāpēc tie ir piemēroti dažādu vieglo un vieglo kravas automašīnu detaļu ražošanai, galvenokārt koncentrējoties uz apgaismojuma sistēmām, instrumentu paneļiem, apkures paneļiem, atkausētājiem un bamperiem. Poliamīda materiāls, kas pazīstams arī kā neilona materiāls, ir spēcīgs, nodilumizturīgs, pašeļļojošs, un tam ir plašs piemērojamo temperatūru diapazons. Tas galvenokārt aizstāj varu un citus krāsainos metālus, lai ražotu mehāniskās, ķīmiskās un elektriskās daļas, piemēram, dīzeļdzinēju degvielas sūkņu pārnesumus, ūdens sūkņus, augstspiediena blīves, eļļas caurules utt.

Trešā kategorija: metāla materiāli, galvenokārt tostarp titāna sakausējuma materiāli, nerūsējošā tērauda materiāli, alumīnija sakausējuma materiāli, citi dārgmetālu materiāli utt. Titāna sakausējuma materiālam ir augsta izturība un karstumizturība. Salīdzinot ar citiem metāliem, titāna sakausējumiem ir arī laba izturība pret koroziju, laba veiktspēja zemā temperatūrā un liela ķīmiskā aktivitāte, tāpēc tos plaši izmanto gaisa kuģu dzinēju kompresoru komponentu, raķešu, raķešu un ātrgaitas lidaparātu konstrukciju ražošanā. daļas un citi lauki. Nerūsējošā tērauda materiāliem ir vieglas metināšanas, izturības pret koroziju, spēcīgas pulēšanas un karstumizturības priekšrocības, un tos plaši izmanto būvniecības, pārtikas pārstrādes, sabiedriskās ēdināšanas, alus darīšanas, ķīmiskās rūpniecības un medicīnas iekārtu jomās. Alumīnija sakausējuma materiāliem ir zems blīvums, zems kušanas punkts un spēcīga plastiskums. Alumīnija sakausējums ir šobrīd visplašāk izmantotais sakausējums, ko plaši izmanto aviācijā, kosmosa, automobiļu, mašīnu ražošanā, kuģu būvē un ķīmiskajā rūpniecībā. Citiem dārgmetālu materiāliem, piemēram, zelta materiāliem, ir labas vadītspējas, labas siltumvadītspējas un augstas stabilitātes īpašības, un tos galvenokārt izmanto elektronikas, ķīmiskās rūpniecības, aviācijas un citās jomās, kurās ir īpašas prasības materiāliem.

Ceturtā kategorija: keramikas materiāli, galvenokārt ietverot dabiskos silikātu materiālus, piemēram, mālu un kaolīnu, un augstas tīrības pakāpes sintētiskus materiālus, piemēram, oksīda keramikas materiālus, nitrīda keramikas materiālus, karbīda keramikas materiālus utt. Tā kā lielākajai daļai keramikas materiālu ir augsta kušanas temperatūra vai pat nav kušanas temperatūras, ir grūti izmantot ārējo enerģiju tiešai formēšanai. Lielākā daļa no tiem pēc formēšanas (žāvēšana, saķepināšana utt.) ir jāpārstrādā, lai iegūtu galaproduktus, kas ierobežo keramikas materiālu popularizēšanu 3D drukas nozarē. Tomēr keramikas materiāliem ir tādas priekšrocības, kādas nav polimēru un metālu materiāliem, piemēram, augsta cietība, augsta temperatūras izturība un stabilas fizikālās un ķīmiskās īpašības, tāpēc tiem ir plašas pielietojuma iespējas kosmosa, elektronikas, automobiļu, enerģētikas, biomedicīnas un citās jomās. nozares.

V klase: bioloģiskie materiāli, galvenokārt tostarp biomedicīnas metālu materiāli, biomedicīnas polimēru materiāli, biomedicīnas keramikas materiāli un bioloģiski iegūti materiāli. Tostarp bioloģiski iegūti materiāli ir biomedicīnas materiāli, ko veido īpaši apstrādāti dabiski bioloģiskie audi, kas pazīstami arī kā bioreģeneratīvie materiāli. Biomateriālu pielietojumu 3D drukāšanā var iedalīt divās jomās. Pirmais ir biomateriālu pielietojums pārtikas pārstrādē, pārtikas iepakošanā un citās jomās, pamatojoties uz to bioloģiskās noārdīšanās īpašībām, zemu kušanas temperatūru, bioloģiskajām īpašībām, vides aizsardzību utt. Otrā kategorija tiek plaši izmantota medicīnas jomā atbilstoši biomateriālu reproducējamībai, histokompatibilitātei un inducējamībai, mehāniskajai atbilstībai un noārdīšanās atbilstībai. Biomateriālu pielietojumu medicīnas jomā var iedalīt trīs līmeņos: protēžu izgatavošana, trīsdimensiju šūnu netiešā montāžas ražošana un trīsdimensiju tiešā šūnu ražošana.

VI klase: gumijas materiāli, kuriem ir dažādas elastīga materiāla īpašības, piemēram, Shore A cietība, stiepes pagarinājums, izturība pret plīsumiem un stiepes izturība, tāpēc tie ir ļoti piemēroti lietošanai vietās, kur nepieciešama pretslīdes vai mīksta virsma, piemēram, patērētājiem. elektronika, medicīnas aprīkojums un automobiļu interjers.

VII klase: smilts un grants materiāli, galvenokārt kvarca smiltis. 3D drukāšanā, atbilstoši tās tradicionālajām funkcijām un īpašībām, smilšu un grants materiālus galvenokārt izmanto ēkās, lai izgatavotu dažus būvmateriālus vai konstrukcijas. Zemas izmaksas, augsta efektivitāte un vides aizsardzība ir smilšu un grants materiālu priekšrocības 3D drukas arhitektūras jomā.

Astotā kategorija: grafēna materiāls, kura pamatā ir sp² Hibrīdsavienotie oglekļa atomi ir cieši iesaiņoti jaunā materiālā ar viena slāņa divdimensiju šūnveida režģa struktūru. Grafēna materiāliem piemīt izcilas optiskās, elektriskās un mehāniskās īpašības, ar kurām var aizstāt dažādus tradicionālos materiālus un tiek uzskatīti par revolucionāru materiālu nākotnē. Attīstoties grafēna sagatavošanas un grafēna pielietošanas tehnoloģijai, grafēna materiālus var izmantot vairākos pakārtotos produktos un jomās. Saskaņā ar Ķīnas Zinātņu akadēmijas prognozēm ir sagaidāms, ka līdz 2024. gadam grafēna ierīces aizstās papildu metāla oksīda pusvadītāju ierīces un tiks izmantotas tādās pētniecības jomās kā nano elektroniskās ierīces, fotoelektriskās ķīmiskās šūnas un īpaši vieglie lidaparātu materiāli.

9. kategorija: celulozes materiāls, lielmolekulārs polisaharīds, kas sastāv no glikozes, nešķīst ūdenī un vispārējos organiskajos šķīdinātājos. Celuloze ir augu šūnu sienas galvenā sastāvdaļa. Tas ir dabā visplašāk izplatītais un bagātīgākais polisaharīds, kas veido vairāk nekā 50 procentus no oglekļa satura augu valstībā. Pētnieki ir apņēmušies izstrādāt 3D drukāšanas metodes, izmantojot celulozi, un ir veikti daži sasniegumi. Celulozes materiāliem ir arī daži trūkumi, piemēram, augstas izmaksas, slikta mērogojamība un piesārņotāji, kas rodas, kombinējot tos ar plastmasu.

3D drukas tehnoloģija galvenokārt ir sadalīta darbvirsmas līmenī un rūpnieciskajā līmenī. Galda 3D printeris ir 3D drukas tehnoloģijas primārais posms, kas var intuitīvi izskaidrot 3D drukas tehnoloģijas procesa principu. Tā kā galddatoru 3D printeri ir salīdzinoši lēti, viegli pārnēsājami, ērti lietojami utt., to pielietojums galvenokārt ir koncentrēts mājās, birojā un citās vietās. Rūpnieciskos 3D printerus galvenokārt iedala ātrās prototipēšanas iekārtās un tiešās produktu ražošanas iekārtās. Rūpnieciskais 3D printeris var labāk atbilst augstas precizitātes un īslaicīgas ražošanas prasībām attiecībā uz veidņu, metāla detaļu u.c. masveida ražošanu. Ar datorvadāma lāzera vai elektronu stara palīdzību rūpnieciskais 3D printeris var drukāt sarežģītus un precīzas struktūras, kuras nevar pabeigt ar tradicionālo mehānisko apstrādi, un likvidēt nevajadzīgus ražošanas procesus, lai panāktu pilnīgu materiālu izmantošanu.

3D drukas tehnoloģijas parādīšanās ir samazinājusi produktu ražošanas sarežģītību, paplašinājusi ražošanas un izgatavošanas apjomu, saīsinājusi ražošanas un izgatavošanas laiku, uzlabojusi ražošanas efektivitāti, uzlabojusi izejvielu izmantošanu, kā arī uzlabojusi produktu specifikāciju precizitāti. Tajā pašā laikā 3D drukas tehnoloģija atbilst klientu vajadzībām pēc personalizētas pielāgošanas un var izstrādāt daudzveidīgākus produktus.

Ķīnas 3D drukas nozarei ir arī daži trūkumi. Tehniskā līmeņa un aprīkojuma līmeņa ierobežojumu dēļ 3D drukāšanas uzņēmumi Ķīnā var apstrādāt un ražot tikai nelielas detaļas mazās partijās, ko ir grūti aizstāt liela mēroga un lielas partijas apstrādi un ražošanu. No otras puses, 3D drukas materiālu trūkuma problēma, kas ir nomocījusi Ķīnu, nav atrisināta. Galvenais materiālu avots joprojām ir atkarīgs no importa no Amerikas Savienotajām Valstīm, kas liek Ķīnas nelielajam skaitam 3D drukas uzņēmumu saskarties ar augstu izmaksu spiedienu, ierobežojot Ķīnas 3D drukas nozares mērogu un pielietojuma jomu.

3D drukas nozare ir ļoti daudzsološa nozare. Nepārtraukti pieaugot pasaules iedzīvotāju skaitam, turpinās pieaugt pieprasījums pēc mājokļiem, kas nākotnē neizbēgami novedīs pie mājokļu būvniecības augstuma uzlabošanās. Ēkas augstuma uzlabošana ievērojami uzlabos prasības būvniecības tehnoloģijai, darba un materiālu standartiem; Tajā pašā laikā būvniecības risks pieaugs eksponenciāli. Nobriedušā 3D drukas māju tehnoloģija var izvairīties no augsta ēku manuālas celtniecības riska, samazināt augstu ēku būvniecības grūtības un uzlabot augstu ēku celtniecības efektivitāti. No otras puses, ar nepārtrauktu Visuma izpēti un zinātnes un tehnikas nepārtrauktu progresu nākotnē ir iespējams izveidot bāzi vai emigrēt uz citām planētām. Nobriedušo 3D drukāšanas tehnoloģiju var izmantot turpmākajās "starpzvaigžņu kolonizācijas" darbībās, lai apmierinātu astronautu ražošanas vajadzības starpzvaigžņu telpā, kā arī samazinātu grūtības sagatavot starpzvaigžņu darbības.

3D drukas tehnoloģiju pielietojums noteikti neaprobežojas tikai ar tiem, kas mums ir zināmi tagad. Šīs nozares slēptā vērtība nākotnē vēl jāattīsta.