L-istampar 3D, magħruf ukoll bħala manifattura addittiva, jista 'jiġi stampat saff b'saff permezz ta' proċeduri ssettjati minn qabel u mudelli diġitali, bl-użu ta 'bexx ta' trab u metodi oħra, u finalment jiksbu prodotti tridimensjonali ta 'preċiżjoni għolja. Meta mqabbel ma 'l-istampar ċatt konvenzjonali, l-istampar 3D jista' jipprovdi mudelli tridimensjonali tridimensjonali; meta mqabbel ma 'l-ipproċessar ordinarju, l-istampar 3D għandu grad ogħla ta' preċiżjoni u awtomazzjoni. Hija bbażata fuq il-vantaġġi ta 'hawn fuq, sabiex it-teknoloġija tal-istampar 3D f'perjodu qasir ta' żmien biex tippromwovi l-użu ta 'malajr. Naturalment, it-teknoloġija tiffaċċja wkoll ħafna sfidi biex tegħleb, bħal materjal, tagħmir, standards tal-industrija. Prospett tas-suq tal-istampar 3D huwa wiesa ', fil-fehim u l-użu tat-teknoloġija tal-istampar 3D, ibbażat fuq il-bażi tat-teknoloġija tal-istampar 3D, u tesplora b'mod attiv l-istrateġija ta 'innovazzjoni u ottimizzazzjoni tat-teknoloġija tal-istampar 3D, saret ukoll suġġett ta' riċerka popolari.
1.3D Printing Prinċipji Bażiċi u Karatteristiċi Tekniċi
L-istampar 3D, bħala teknoloġija avvanzata fil-qasam tal-manifattura industrijali, jgħaqqad varjetà ta 'teknoloġiji, inkluża teknoloġija ta' manifattura f'saffi, inġinerija mekkanika, teknoloġija CNC, CAD, teknoloġija tal-laser, teknoloġija ta 'inġinerija inversa, xjenza tal-materjali, eċċ. Jista' direttament , jittrasforma malajr, awtomatikament u b'mod preċiż id-disinn ta 'mudell elettroniku fi prototip b'funzjoni fissa jew jimmanifattura direttament partijiet, u b'hekk jipprovdi metodu ta' spiża baxxa u effiċjenti għall-produzzjoni ta 'prototipi ta' partijiet u l-verifika ta 'ideat ta' disinn ġodda. Il-prinċipju bażiku tat-teknoloġija tal-istampar 3D huwa l-proċess invers tat-tomografija. Tomografija hija xi ħaġa "maqtugħa" f'qatgħat f'munzelli bla għadd, l-istampar 3D huwa permezz tas-superpożizzjoni ta 'saff fiżiku kontinwu, saff b'saff biex iżid il-materjal biex jiġġenera teknoloġija solida tridimensjonali, għalhekk it-teknoloġija tal-manifattura tal-istampar 3D hija magħrufa wkoll bħala "teknoloġija tal-manifattura addittiva.
Meta mqabbel mat-teknoloġija tal-istampar tradizzjonali u l-proċess tal-manifattura, il-karatteristiċi tal-istampar 3D huma kkonċentrati fl-aspetti li ġejjin: l-ewwel, tlestija ta 'darba tal-istampar, mingħajr il-ħtieġa ta' qtugħ ripetut, tħin, simplifikazzjoni tal-proċess ta 'produzzjoni tal-prodott, tqassar il- ċiklu tal-produzzjoni. It-tekniċi jeħtieġ li jiksbu l-koordinati tridimensjonali u l-karatteristiċi strutturali tal-prodott minn qabel, u mbagħad jużaw softwer speċifiku fuq il-kompjuter biex jiġġeneraw mudelli tridimensjonali, u finalment mill-printers 3D ikkontrollati bil-kompjuter biex itemmu l-istampar u l-manifattura tal-prodotti , verament tirrealizza l-"dak li tara huwa dak li tikseb". It-tieni nett, l-ispiża hija aktar baxxa, speċjalment fil-produzzjoni tal-massa, meta mqabbla ma 'l-ipproċessar tradizzjonali u l-manifattura għandha vantaġġi ta' spiża aktar sinifikanti. Mil-lat tal-mod ta 'produzzjoni, it-teknoloġija tal-istampar 3D teħtieġ biss li tikseb il-koordinati tridimensjonali tal-prodott u tiddisinja mudell tridimensjonali tal-prodott jista' jkun, il-bqija tax-xogħol isir awtomatikament mit-tagħmir, persuna waħda biss tista 'titlesta, l-ispiża tax-xogħol u l-ispejjeż tal-ħin huma baxxi. Fl-aħħarnett, il-grad ta 'preċiżjoni tal-prodott huwa ogħla, speċjalment fil-manifattura ta' partijiet ta 'preċiżjoni, l-eżattezza tal-prodotti miksuba bl-istampar 3D tista' tilħaq livell 0.01mm, u appoġġ għal 32-bit kulur stampar.
It-tagħmir, il-materjali u t-teknoloġija huma t-tliet elementi ewlenin tal-istampar 3D. F'termini ta 'tagħmir, jinkludi prinċipalment printers 3D, skaners 3D, inċiżuri bil-lejżer 3D, trackers tal-lejżer, eċċ .; f'termini ta 'materjali, materjali użati komunement jinkludu raża fotosensittiva, trab tal-plastik, trab tal-għadam, PLA, eċċ.; f'termini ta 'teknoloġija, tinkludi varjetà ta' teknoloġiji ewlenin, bħat-teknoloġija 3DP, it-teknoloġija tal-iffurmar tad-depożizzjoni mdewba FDM (FDM), u t-teknoloġija tal-ikkurar tad-dawl tal-lejżer SLA. Il-metodi ta 'tħaddim, il-prinċipji bażiċi u l-vantaġġi tal-applikazzjoni ta' dawn it-teknoloġiji huma pjuttost differenti, kif ġej.
2. Teknoloġija tal-Istampar 3DP
It-teknoloġija tal-istampar tridimensjonali (3DP) hija l-aktar metodu użat komunement tal-istampar 3D f'dan l-istadju. It-tagħmir użat huwa printer inkjet standard, li jista 'jiġi adattat għal varjetà ta' materjali tal-istampar tat-trab, bħal trab taċ-ċeramika, trab tal-plastik u trab tal-għadam. Wara l-ipprogrammar minn qabel u l-immudellar, saff ta 'trab huwa stabbilit taħt il-kontroll tal-kmandi tal-kompjuter, u mbagħad iż-żennuna titmexxa biex tisprejja l-adeżiv minn ġo ż-żennuna lejn iż-żona definita, sabiex il-materjali tat-trab ikunu magħqudin flimkien. Wara t-tlestija tal-ewwel saff tal-istampar, tista 'tikseb il-prototip tal-prodott, u mbagħad tkompli tirrepeti l-passi ta' hawn fuq, wara ħafna trab li jpoġġi, bexx, twaħħil, u finalment tikseb il-prodott mixtieq. Jekk għandek bżonn tipprintja prodotti bil-kulur, tista 'tagħżel il-binder tal-kulur xieraq.
SLA huwa magħmul minn reżina fotosensittiva, materjal likwidu li taħt l-irradjazzjoni tad-dawl UV ta 'ċertu wavelength (x=325nm) u intensità (w=30mw) jista' jgħaddi malajr minn reazzjoni ta 'fotopolimerizzazzjoni, il-molekulari il-piż tal-materjal jiżdied b'mod drammatiku, u l-materjal jinbidel minn likwidu għal stat solidu. It-tank tal-likwidu l-ewwel se jimtela b'reżina fotosensittiva likwida, lejżer tal-elju-kadmju jew laser tal-jone tal-argon emess mir-raġġ tal-lejżer UV fil-kompjuter taħt il-manipulazzjoni tal-biċċa tax-xogħol skont is-saffi tad-dejta trasversali fl-iskannjar tal-wiċċ tar-reżina fotosensittiva likwida linja b'linja u punt b'punt, li jagħmel iż-żona tal-iskannjar tas-saff tar-reżina biex tipproduċi polimerizzazzjoni u tqaddid mill-formazzjoni ta 'saff irqiq tal-biċċa tax-xogħol. Ladarba saff jiġi vulkanizzat, il-mejda titmexxa 'l isfel ħxuna ta' saff wieħed u saff ġdid ta 'reżina likwida jiġi applikat fuq il-wiċċ tar-reżina ikkurat qabel sakemm jinkiseb mudell solidu 3D.
It-tagħmir użat fil-proċess SLS jinkludi lejżers, mirja tal-iskannjar u rombli tal-livellar. Il-proċess tekniku huwa kif ġej: l-ewwelnett, poġġi saff ta 'ħxuna xierqa ta' materjal tat-trab fuq il-mejda tax-xogħol, u tagħti prijorità lir-reżina fotosensittiva, trab tal-paraffin, trab tal-plastik, ġeneralment tużax trab taċ-ċeramika, trab tal-metall. Imbagħad issettja minn qabel il-programm, aqra l-mudell, fl-istruzzjonijiet tal-kontroll tal-kompjuter, il-lejżer jibgħat raġġ tal-lejżer, u permezz tal-mera tal-iskannjar irradjazzjoni tal-materjal tat-trab fuq il-mejda. Peress li l-lejżer għandu enerġija għolja ħafna, se sinterizza l-materjal tat-trab, l-ewwel jifforma l-kontorn estern tal-prodott, u mbagħad ikompli jpoġġi trab, trab tas-sinterizzazzjoni minn barra għal ġewwa, u wara ħafna drabi ta 'tqegħid ta' trab, ħafna drabi tas-sinterizzazzjoni, il-formazzjoni finali tal-prodott mixtieq. Meta mqabbel mal-metodi ta 'stampar 3D ta' hawn fuq, il-proċess tat-teknoloġija tas-sinterizzazzjoni selettiva bil-lejżer ibbażat fuq SLS huwa relattivament sempliċi, u l-veloċità tal-produzzjoni tal-prodott hija aktar mgħaġġla. Madankollu, din it-teknoloġija għandha wkoll nuqqasijiet, bħal materjali tal-istampar selettiv, trab tal-metall, trab taċ-ċeramika fil-proċess tas-sinterizzazzjoni jeħtieġ li jikkunsmaw aktar enerġija, li se twassal għal żidiet fl-ispejjeż, għalhekk għall-metall, ċeramika bħala l-prodotti materjali ewlenin, mhuwiex xierqa biex tagħżel din it-teknoloġija.
Din it-teknoloġija għandha xi xebh mat-teknoloġija tal-istampar sterjo ċatt SLA deskritta hawn fuq, bid-differenza ewlenija tkun l-użu ta 'DLP (Digital Light Processor). Wara li tħejji l-fotopolimeru likwidu, proċessur tad-dawl diġitali ta 'preċiżjoni għolja huwa stabbilit direttament fuq il-materjal, u t-tekniku jaġġusta t-tagħmir, imexxi r-raġġ tad-dawl lejn il-koordinat (0.0), u tlesti l-irradjazzjoni taħt il-kontroll tal-istruzzjonijiet tal-kompjuter, sabiex il-materjal likwidu jitfejjaq gradwalment. Il-proċess tal-ikkurar tad-dawl huwa wkoll tqaddid saff b'saff, iżda l-veloċità tat-tqaddid hija aktar mgħaġġla u l-preċiżjoni tal-iffurmar tal-prodott hija ogħla. Barra minn hekk, għandu vantaġġ fuq teknoloġiji oħra tal-istampar 3D f'termini ta 'intoppi tal-wiċċ. Madankollu, hemm nuqqasijiet, bħall-purità għolja tal-fotopolimeru likwidu, li jistgħu jaffettwaw b'mod negattiv il-prestazzjoni tal-prodott finali jekk jitħallat ma 'impuritajiet.
Il-proċess LOM juża folja rqiqa ta 'materjal, bħal karta jew film tal-plastik. Il-wiċċ tal-folja qabel huwa miksi b'adeżiv li jdub bis-sħana. Waqt l-ipproċessar, ir-romblu tal-istampa sħun jagħfas il-folja biex jgħaqqadha mal-biċċa tax-xogħol iffurmata hawn taħt; il-laser tas-CO2 jintuża biex jaqta 'l-kontorn tas-sezzjoni trasversali tal-parti u l-qafas ta' barra tal-biċċa tax-xogħol fuq is-saff il-ġdid li għadu kemm magħqud, u biex jaqta 'l-gradilja allinjati ta' fuq u ta 'isfel fiż-żona żejda bejn il-kontorn tas-sezzjoni trasversali u l-qafas ta 'barra; wara li jitlestew il-qatgħat tal-lejżer, il-biċċa tax-xogħol iffurmata titbaxxa mill-worktable biex tisseparaha mill-folja tal-istrixxa (iċ-ċinturin tal-materjal); il-mekkaniżmu tal-provvista tal-materjal idawwar l-assi tat-teħid u l-assi tal-provvista tal-materjal biex iċċaqlaq iċ-ċinturin tal-materjal sabiex il-prodott finali ma jkollux prestazzjoni negattiva. Il-mekkaniżmu tat-tmigħ idawwar l-assi tat-tmigħ u l-assi tat-tmigħ, u jsuq iċ-ċinturin tal-materjal biex jiċċaqlaq, sabiex is-saff il-ġdid jimxi lejn iż-żona tal-ipproċessar; il-mejda tax-xogħol titla' għall-pjan tal-ipproċessar; il-pressjoni sħuna tar-romblu tal-pressjoni sħuna, in-numru ta 'saffi tal-biċċa tax-xogħol jiżdied b'saff wieħed, u l-għoli jiżdied bi ħxuna materjali waħda; u mbagħad jaqta 'l-kontorn tas-sezzjoni trasversali fuq is-saff il-ġdid. Dan huwa ripetut sakemm is-sezzjonijiet kollha tal-parti huma magħqudin u maqtugħa, li tirriżulta f'parti solida manifatturata f'saffi.
PCM hija teknoloġija ġdida ta 'stampar 3D żviluppata mill-Università ta' Tsinghua fl-2013. Il-proċess ta 'operazzjoni huwa kif ġej: l-ewwelnett, il-mudell CAD tal-parti huwa mfassal fil-kompjuter, u mbagħad il-parametri tal-mudell jiġu ssejvjati fil-forma ta' fajls STL . Il-mudell CAD huwa kkonvertit f'mudell tal-ikkastjar skont il-mudell tal-parti. Saffi minn fuq għal isfel, l-użu ta 'tagħmir ta' skanjar, skanjar saff b'saff, wara t-tlestija tal-mudell ta 'skanjar tal-koordinati tridimensjonali, u mbagħad ibda mill-qiegħ sal-quċċata tar-ramel, twaħħil. Żewġ żennuni ntużaw fil-proċess tal-ikkastjar, waħda biex tinjetta l-binder u l-oħra biex tinjetta l-katalizzatur. Iż-żewġ materjali jiġu sprejjati simultanjament, u mal-kuntatt, isseħħ reazzjoni kollojdali, li tifforma saff qawwi ta 'materjal. Wara li jitlesta l-ewwel saff, it-tieni u t-tielet saffi jitwettqu f'sekwenza sakemm jinkiseb il-prodott finali.
3. Oqsma ta 'applikazzjoni u limitazzjonijiet tat-teknoloġija tal-istampar 3D
Minn meta dehret l-ewwel printer kummerċjali 3D fl-1986, it-teknoloġija tal-istampar 3D ġiet żviluppata biss għal aktar minn 30 sena, iżda ġiet użata ħafna f'ħafna oqsma bħall-kostruzzjoni, il-mediċina u l-avjazzjoni. Fl-industrija tal-kostruzzjoni, it-teknoloġija tal-istampar 3D hija kkombinata mat-teknoloġija BIM biex jinbena mudell 3D ta 'bini f'kompjuter u mbagħad jistampah. Permezz ta 'mudelli ta' bini tridimensjonali 3D, appoġġ tekniku huwa pprovdut fil-wiri tal-bini, referenza tal-kostruzzjoni, eċċ Fl-industrija medika, it-teknoloġija tal-istampar 3D tintuża biex tipproduċi għadam artifiċjali simulat, b'applikazzjoni klinika ideali. Barra minn hekk, it-tobba jistgħu wkoll jużaw it-teknoloġija tal-istampar 3D biex jipproduċu mudelli patoloġiċi, previews kirurġiċi f'sitwazzjonijiet simulati, jiddisinjaw programmi kirurġiċi, u jtejbu r-rata ta 'suċċess tal-kirurġija. Fil-qasam aerospazjali, l-użu tal-istampar 3D jista 'jipproduċi partijiet ta' preċiżjoni għolja li jissodisfaw l-istandards tad-disinn u r-rekwiżiti tal-użu, bħal xfafar tat-turbini tal-magni, żennuni tal-fjuwil integrati, eċċ., Li jikkontribwixxu wkoll b'mod pożittiv għat-titjib tal-prestazzjoni ġenerali tal-vetturi spazjali. Barra minn hekk, bħall-manifattura ta 'forom ta' injezzjoni fil-manifattura industrijali, kif ukoll il-manifattura ta 'oġġetti tal-konsumatur personalizzati, eċċ., Bil-maturità tat-teknoloġija tal-istampar 3D u t-tnaqqis tal-ispiża tal-użu, ġiet promossa wkoll waħda wara l-oħra .
It-teknoloġija tal-istampar 3D fil-promozzjoni u l-użu tal-proċess, mhux biss tenfasizza l-vantaġġi qawwija tal-applikazzjoni, iżda wkoll tiffaċċja aktar restrizzjonijiet. Mill-perspettiva tal-istadju attwali tal-kundizzjonijiet tekniċi, il-fatturi li jillimitaw l-iżvilupp u l-promozzjoni tal-istampar 3D jinkludu prinċipalment dan li ġej: L-ewwel, il-materjal. Permezz tal-analiżi ta 'hawn fuq, wieħed jista' jara li l-materjali tal-istampar 3D attwali huma prinċipalment reżina fotosensittiva, ċeramika, paraffin u l-bqija. Fil-kuntest tal-espansjoni tal-qasam tal-applikazzjoni, in-numru limitat ta 'materjali ovvjament ma jistax jissodisfa r-rekwiżiti f'xi oqsma emerġenti. Pereżempju, huwa impossibbli li tuża materjali tal-metall u liga għall-istampar 3D, li jimponi restrizzjonijiet fuq l-applikazzjoni tiegħu. Barra minn hekk, il-prezz tal-materjal huwa relattivament għali, fl-istampar tal-lott, l-ispiża għolja hija wkoll fattur li jillimita. It-tieni nett, f'termini ta 'tagħmir, il-prezz tat-tagħmir għandu jitnaqqas jekk it-teknoloġija tal-istampar 3D trid tiġi kkummerċjalizzata bis-sħiħ. F'dan l-istadju, il-prezz ta 'printer 3D ordinarju huwa ta' madwar 5,000 wan, u jekk ikun hemm rekwiżiti ogħla għall-preċiżjoni, il-prezz tat-tagħmir ivarja minn 10,000 għal diversi għexieren ta 'eluf . Dan għadu konsum għoli għall-utenti ordinarji, li jimpedixxi l-popolarità sħiħa tal-istampar 3D.
Xejra ta 'żvilupp tat-teknoloġija tal-istampar 4.3D
It-teknoloġija tal-istampar 3D għandha prospetti wesgħin għall-iżvilupp, fil-kuntest tal-iskala tas-suq li qed tespandi, sabiex l-istampar 3D jista 'jiġi standardizzat u żvilupp industrijalizzat, huwa meħtieġ li tissaħħaħ id-disinn tal-ogħla livell u l-istandards tal-industrija soda. Mid-dipartimenti rilevanti tal-gvern, jew l-awtorità tal-industrija, malajr kemm jista 'jkun biex jippreparaw u jintroduċu sistema unifikata ta' standards, inklużi standards ta 'produzzjoni materjali, standards ta' riċerka u żvilupp ta 'tagħmir, standards ta' valutazzjoni tat-teknoloġija. B'sistema standard perfetta, l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-istampar 3D biex tipprovdi garanzija qawwija. Pereżempju, f'dawn l-aħħar snin, ħafna unitajiet ta 'riċerka wettqu esplorazzjoni fil-fond fin-nanomaterjali, komposti tal-polimer, u materjali tal-gradjent funzjonali. Wara l-implimentazzjoni ta 'standard unifikat, il-parametri u l-istandards ta' diversi tipi ta 'materjali se jiġu regolati, u meta nixtru materjali tal-istampar 3D, aħna niċċekkjaw jekk humiex konformi mal-ispeċifikazzjonijiet standard, sabiex intemmu l-low- kwalità, materjali "cottage" u jiżguraw il-prestazzjoni u l-kwalità tal-prodotti stampati.
Fil-preżent, it-teknoloġija tal-istampar 3D teħtieġ grad għoli ta 'speċjalizzazzjoni fid-disinn tal-prodott u l-ipproċessar tal-parametri meta tiġi applikata. Minbarra li żżid il-piż fuq il-persunal, iġġib ukoll il-problema ta 'limitu għoli ta' dħul. Għalhekk, bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-AI u t-teknoloġija tad-dejta kbira, il-futur tat-teknoloġija tal-istampar 3D se jiżviluppa fid-direzzjoni tal-intelliġenza u s-sempliċità, u jipprovdi lill-utenti b'esperjenza aħjar. Il-mogħdija ta 'żvilupp speċifiku tinkludi żewġ aspetti: wieħed huwa l-ħardwer, jiġifieri, tagħmir ta' stampar 3D. Minbarra li jkompli jnaqqas il-prezz tat-tagħmir, għandu jipprovdi wkoll funzjonijiet aktar umani, bħal funzjonijiet ta 'viżwalizzazzjoni, biex juru l-proċess kollu tal-istampar 3D, l-utenti jistgħu jaġġustaw il-parametri tal-istampar fi kwalunkwe ħin skont l-iskrin f'ħin reali, li huwa li jwassal għall-kisba tal-prodotti stampati mixtieqa; it-tieni huwa s-softwer, li jipprovdi softwer tad-disinn, softwer tal-kontroll tal-istampar u softwer funzjonali ieħor biex jappoġġja aktar tipi ta 'ħtiġijiet tal-istampar.
It-tagħmir tal-istampar u l-materjali tal-istampar huma ċ-ċavetta għall-applikazzjoni u l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-istampar 3D. R & D adattati għall-ħtiġijiet ta 'stampar 3D ta' tipi multipli ta 'materjali, iżda wkoll isiru l-pass li jmiss fl-iżvilupp ta' din l-innovazzjoni tat-teknoloġija hija importanti. Minbarra l-materjali tar-reżina fotosensittivi li jintużaw aktar komunement, materjali tat-trab tal-polimeru, bħal materjali tat-trab tal-paraffin, materjali tat-trab tar-ramel tal-kisi, materjali tat-trab tal-metall, kif ukoll materjali tal-wajer imdewweb, materjali komposti tal-injam-plastik, eċċ., Huma mistennija li jkunu promossi fl-istampar 3D. Minbarra li tipprovdi firxa aktar rikka ta 'materjali ta' appoġġ, il-prestazzjoni tal-materjal, is-solidità, u l-adattabilità ambjentali speċjali wkoll se titjieb ħafna, sabiex il-prodotti tal-istampar 3D jistgħu jintużaw f'diversi oqsma u ambjenti biex ikollhom vantaġġ ovvju ta 'applikazzjoni.
5. Sommarju
F'dawn l-aħħar snin, it-teknoloġija tal-istampar 3D wriet vantaġġi ta 'applikazzjoni qawwija f'ħafna oqsma, u ħafna partijiet ta' preċiżjoni u prodotti bbażati fuq teknoloġija tal-istampar 3D ġabu wkoll impatti pożittivi fil-promozzjoni tal-iżvilupp u l-innovazzjoni tal-industrija. Għandu jiġi nnutat li bl-espansjoni tal-ambitu tal-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-istampar 3D, qed tiffaċċja wkoll xi konġestjonijiet, speċjalment f'termini ta 'materjali u tagħmir. Fil-futur, għandna nagħtu attenzjoni lir-riċerka u l-iżvilupp ta 'teknoloġiji ta' appoġġ, nipprovdu aktar materjali tal-istampar alternattivi, kif ukoll innaqqsu l-ispiża tat-tagħmir tal-istampar, intejbu l-livell uman u intelliġenti tal-operazzjonijiet tal-istampar, sabiex nipprovdu appoġġ tekniku għal żvilupp soċjali u ekonomiku.
