Beth Yw Gwerthoedd Cudd y Diwydiant Argraffu 3D i'w Datblygu

Mae technoleg argraffu 3D, a elwir hefyd yn dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion, yn dechnoleg sy'n defnyddio metel powdr neu blastig a deunyddiau gludiog eraill i adeiladu gwrthrychau fesul haen yn seiliedig ar ffeiliau model digidol. Mae argraffu 3D fel arfer yn cael ei wireddu gan argraffydd deunydd technoleg ddigidol. Yn y gorffennol, fe'i defnyddiwyd yn aml mewn gweithgynhyrchu llwydni, dylunio diwydiannol a meysydd eraill i gynhyrchu modelau. Nawr fe'i defnyddir yn raddol wrth weithgynhyrchu rhai cynhyrchion yn uniongyrchol. Mae rhai mentrau wedi dechrau defnyddio'r dechnoleg hon i argraffu rhannau. Mae'r dechnoleg wedi'i chymhwyso mewn gemwaith, esgidiau, dylunio diwydiannol, pensaernïaeth, peirianneg ac adeiladu, diwydiannau modurol, awyrofod, deintyddol a meddygol, addysg, systemau gwybodaeth ddaearyddol, peirianneg sifil, drylliau a meysydd eraill.

Mae'r dechnoleg argraffu 3D yn seiliedig ar y model dylunio 3D cyfrifiadurol. Trwy'r system fowldio rheolaeth arwahanol a rhifiadol haenog meddalwedd, mae'r powdr metel, powdr ceramig, plastig, meinwe celloedd a deunyddiau arbennig eraill yn cael eu pentyrru a'u bondio fesul haen trwy ddefnyddio trawst laser, ffroenell toddi poeth a dulliau eraill, ac yn olaf eu pentyrru i ffurfio cynnyrch solet.

Rhennir deunyddiau ar gyfer argraffu 3D yn bennaf yn naw categori:

Dosbarth I: Deunyddiau resin ffotosensitif, yn bennaf gan gynnwys resin acrylig, resin epocsi, resin polyester a deunyddiau resin halltu ysgafn eraill. Gellir polymerized deunyddiau o'r fath a solidified o dan arbelydru golau uwchfioled, yn gyffredinol mewn cyflwr hylif. Gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu llafnau, gerau a rhannau strwythurol eraill ar gyfer awyrofod.

Yr ail gategori: peirianneg deunyddiau plastig, yn bennaf gan gynnwys deunyddiau ABS, deunyddiau polycarbonad a deunyddiau polyamid. Mae gan ddeunydd ABS nodweddion "anodd, caled ac anhyblyg", felly fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn peiriannau, trydanol, tecstilau, automobile, awyrennau, llongau a diwydiannau gweithgynhyrchu eraill a diwydiant cemegol. Mae gan ddeunyddiau polycarbonad ymwrthedd effaith dda, ymwrthedd ystumio thermol, ymwrthedd tân da a chaledwch uchel, felly maent yn addas ar gyfer cynhyrchu gwahanol rannau o geir a thryciau ysgafn, gan ganolbwyntio'n bennaf ar systemau goleuo, paneli offeryn, paneli gwresogi, dadrewi a bymperi. Mae deunydd polyamid, a elwir hefyd yn ddeunydd neilon, yn gryf, yn gwrthsefyll traul, yn hunan-iro, ac mae ganddo ystod eang o dymereddau cymwys. Mae'n disodli copr a metelau anfferrus eraill yn bennaf i gynhyrchu rhannau mecanyddol, cemegol a thrydanol, megis gerau pwmp tanwydd injan diesel, pympiau dŵr, morloi pwysedd uchel, pibellau olew, ac ati.

Y trydydd categori: deunyddiau metel, yn bennaf gan gynnwys deunyddiau aloi titaniwm, deunyddiau dur di-staen, deunyddiau aloi alwminiwm, deunyddiau metel gwerthfawr eraill, ac ati Mae gan ddeunydd aloi titaniwm gryfder uchel a gwrthsefyll gwres. O'u cymharu â metelau eraill, mae gan aloion titaniwm hefyd fanteision ymwrthedd cyrydiad da, perfformiad tymheredd isel da, a gweithgaredd cemegol mawr, felly fe'u defnyddir yn eang wrth weithgynhyrchu cydrannau cywasgydd injan awyrennau, roced, taflegryn a strwythurol awyrennau cyflym. rhannau a meysydd eraill. Mae gan ddeunyddiau dur di-staen fanteision weldio hawdd, ymwrthedd cyrydiad, sgleinio cryf a gwrthsefyll gwres, ac fe'u defnyddir yn eang ym meysydd adeiladu, prosesu bwyd, arlwyo, bragu, diwydiant cemegol ac offer meddygol. Mae gan ddeunyddiau aloi alwminiwm nodweddion dwysedd isel, pwynt toddi isel a phlastigrwydd cryf. Aloi alwminiwm yw'r aloi a ddefnyddir fwyaf ar hyn o bryd, a ddefnyddir yn helaeth mewn awyrennau, awyrofod, ceir, gweithgynhyrchu peiriannau, adeiladu llongau a diwydiant cemegol. Mae gan ddeunyddiau metel gwerthfawr eraill, megis deunyddiau aur, nodweddion dargludedd da, dargludedd thermol da a sefydlogrwydd uchel, ac fe'u defnyddir yn bennaf ym meysydd electroneg, diwydiant cemegol, awyrofod a meysydd eraill gyda gofynion arbennig ar gyfer deunyddiau.

Y pedwerydd categori: deunyddiau ceramig, yn bennaf gan gynnwys deunyddiau silicad naturiol megis clai a chaolin, a deunyddiau synthetig purdeb uchel megis deunyddiau ceramig ocsid, deunyddiau ceramig nitride, deunyddiau ceramig carbid, ac ati Oherwydd bod gan y rhan fwyaf o ddeunyddiau ceramig ymdoddbwynt uchel neu hyd yn oed dim pwynt toddi, mae'n anodd defnyddio ynni allanol ar gyfer ffurfio uniongyrchol. Mae angen ailbrosesu'r rhan fwyaf ohonynt ar ôl ffurfio (sychu, sintering, ac ati) i gael y cynhyrchion terfynol, sy'n cyfyngu ar hyrwyddo deunyddiau ceramig yn y diwydiant argraffu 3D. Fodd bynnag, mae gan ddeunyddiau ceramig y manteision nad oes gan ddeunyddiau polymer a metel, megis caledwch uchel, ymwrthedd tymheredd uchel, a phriodweddau ffisegol a chemegol sefydlog, felly mae ganddynt ragolygon cymhwyso eang mewn awyrofod, electroneg, modurol, ynni, biofeddygol ac eraill. diwydiannau.

Dosbarth V: Deunyddiau biolegol, yn bennaf gan gynnwys deunyddiau metel biofeddygol, deunyddiau polymer biofeddygol, deunyddiau cerameg biofeddygol a deunyddiau sy'n deillio o fio. Yn eu plith, mae deunyddiau sy'n deillio o fio yn ddeunyddiau biofeddygol a ffurfiwyd gan feinweoedd biolegol naturiol sydd wedi'u trin yn arbennig, a elwir hefyd yn ddeunyddiau bio-adfywio. Gellir rhannu cymhwyso bioddeunyddiau mewn argraffu 3D yn ddau faes. Y cyntaf yw cymhwyso bioddeunyddiau mewn prosesu bwyd, pecynnu bwyd a meysydd eraill yn seiliedig ar eu nodweddion bioddiraddadwyedd, pwynt toddi isel, nodweddion biolegol, diogelu'r amgylchedd, ac ati; Defnyddir yr ail gategori yn eang yn y maes meddygol yn ôl atgynhyrchu, histocompatibility ac anwythedd, cydymffurfiad mecanyddol a chydymffurfiaeth diraddio bioddeunyddiau. Gellir rhannu cymhwyso biomaterials yn y maes meddygol yn dair lefel: gweithgynhyrchu prosthesis, gweithgynhyrchu celloedd anuniongyrchol tri dimensiwn cydosod a gweithgynhyrchu celloedd yn uniongyrchol tri dimensiwn.

Dosbarth VI: deunyddiau rwber, sydd ag amrywiaeth o nodweddion deunydd elastig, megis caledwch Shore A, elongation ar egwyl, ymwrthedd rhwygo a chryfder tynnol, gan eu gwneud yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau mewn ardaloedd sydd angen arwynebau gwrth-sgid neu feddal, fel defnyddiwr electroneg, offer meddygol a thu mewn modurol.

Dosbarth VII: deunyddiau tywod a graean, tywod cwarts yn bennaf. Mewn argraffu 3D, yn ôl ei swyddogaethau a'i nodweddion traddodiadol, defnyddir deunyddiau tywod a graean yn bennaf mewn adeiladau i wneud rhai deunyddiau neu strwythurau adeiladu. Cost isel, effeithlonrwydd uchel a diogelu'r amgylchedd yw manteision deunyddiau tywod a graean ym maes pensaernïaeth argraffu 3D.

Yr wythfed categori: deunydd graphene, sy'n seiliedig ar sp² Mae'r atomau carbon hybrid cysylltiedig wedi'u pacio'n dynn i mewn i ddeunydd newydd gyda strwythur dellt diliau un-haen dau ddimensiwn. Mae gan ddeunyddiau graphene briodweddau optegol, trydanol a mecanyddol rhagorol, y gellir eu defnyddio i gymryd lle amrywiol ddeunyddiau traddodiadol, ac fe'u hystyrir yn ddeunydd chwyldroadol yn y dyfodol. Gyda datblygiad technoleg paratoi graphene a chymhwyso graphene, gellir defnyddio deunyddiau graphene mewn cynhyrchion a chaeau mwy i lawr yr afon. Yn ôl rhagfynegiad Academi Gwyddorau Tsieineaidd, erbyn tua 2024, disgwylir i ddyfeisiau graphene ddisodli dyfeisiau lled-ddargludyddion metel ocsid cyflenwol a chael eu cymhwyso mewn meysydd ymchwil megis dyfeisiau electronig nano, celloedd cemegol ffotodrydanol, a deunyddiau awyrennau ultralight.

Categori 9: Mae deunydd cellwlos, polysacarid macromoleciwlaidd sy'n cynnwys glwcos, yn anhydawdd mewn dŵr a thoddyddion organig cyffredinol. Cellwlos yw prif gydran cellfur planhigion. Dyma'r polysacarid sydd wedi'i ddosbarthu'n fwyaf eang ei natur, sy'n cyfrif am fwy na 50 y cant o'r cynnwys carbon yn y deyrnas planhigion. Mae ymchwilwyr wedi ymrwymo i ddatblygu dulliau argraffu 3D gan ddefnyddio seliwlos, a gwnaed rhai datblygiadau arloesol. Mae gan ddeunyddiau cellwlos hefyd rai diffygion, megis cost uchel, graddadwyedd gwael a llygryddion a gynhyrchir wrth eu cyfuno â phlastigau.

Rhennir technoleg argraffu 3D yn bennaf yn lefel bwrdd gwaith a lefel ddiwydiannol. Argraffydd bwrdd gwaith 3D yw cam sylfaenol technoleg argraffu 3D, a all esbonio'n reddfol egwyddor proses technoleg argraffu 3D. Oherwydd bod argraffwyr bwrdd gwaith 3D yn gymharol rhad, yn hawdd i'w cario, yn hawdd eu gweithredu, ac ati, mae eu cymwysiadau wedi'u crynhoi'n bennaf yn y cartref, y swyddfa a lleoedd eraill. Rhennir argraffwyr 3D diwydiannol yn bennaf yn beiriannau prototeipio cyflym a pheiriannau gweithgynhyrchu cynnyrch uniongyrchol. Gall yr argraffydd 3D diwydiannol fodloni gofynion cynhyrchu manwl uchel a chynhyrchu amser byr yn well o ran cynhyrchu màs o fowldiau, rhannau metel, ac ati Gyda chymorth laser a reolir gan gyfrifiadur neu belydr electron, gall yr argraffydd 3D diwydiannol argraffu cymhleth a strwythurau manwl gywir na ellir eu cwblhau trwy brosesu mecanyddol traddodiadol, a dileu prosesau gweithgynhyrchu diangen i gyflawni defnydd llawn o ddeunyddiau.

Mae ymddangosiad technoleg argraffu 3D wedi lleihau cymhlethdod gweithgynhyrchu cynnyrch, ehangu cwmpas cynhyrchu a gweithgynhyrchu, byrhau'r amser cynhyrchu a gweithgynhyrchu, gwella effeithlonrwydd cynhyrchu, gwella'r defnydd o ddeunyddiau crai, a gwella cywirdeb manylebau cynnyrch. Ar yr un pryd, mae technoleg argraffu 3D yn diwallu anghenion cwsmeriaid ar gyfer addasu personol, a gall ddatblygu cynhyrchion mwy amrywiol.

Mae gan ddiwydiant argraffu 3D Tsieina rai diffygion hefyd. Oherwydd cyfyngiadau lefel dechnegol a lefel offer, dim ond mewn sypiau bach y gall mentrau argraffu 3D yn Tsieina brosesu a gweithgynhyrchu rhannau bach, sy'n anodd disodli prosesu a gweithgynhyrchu ar raddfa fawr a swp mawr. Ar y llaw arall, nid yw problem y prinder deunyddiau argraffu 3D sydd wedi plagio Tsieina wedi'i datrys. Mae prif ffynhonnell deunyddiau yn dal i ddibynnu ar fewnforion o'r Unol Daleithiau, sy'n gwneud nifer fach o fentrau argraffu 3D Tsieina yn wynebu pwysau cost uchel, gan gyfyngu ar raddfa a chwmpas cais diwydiant argraffu 3D Tsieina.

Mae diwydiant argraffu 3D yn ddiwydiant addawol iawn. Gyda chynnydd parhaus poblogaeth y byd, bydd y galw am dai yn parhau i gynyddu, a fydd yn anochel yn arwain at wella uchder adeiladu tai yn y dyfodol. Bydd gwella uchder yr adeilad yn gwella'n fawr y gofynion ar gyfer safonau technoleg adeiladu, llafur a deunyddiau; Ar yr un pryd, bydd y risg o adeiladu yn cynyddu'n esbonyddol. Gall y dechnoleg tŷ argraffu 3D aeddfed osgoi'r risg o adeiladu adeiladau uchel â llaw, lleihau anhawster adeiladu adeiladau uchel, a gwella effeithlonrwydd adeiladu adeiladau uchel. Ar y llaw arall, gydag archwiliad parhaus o'r bydysawd a chynnydd parhaus gwyddoniaeth a thechnoleg, mae'n bosibl sefydlu sylfaen neu ymfudo i blanedau eraill yn y dyfodol. Gellir defnyddio'r dechnoleg argraffu 3D aeddfed yn y gweithgareddau "trefedigaethu rhyngserol" yn y dyfodol i ddiwallu anghenion gweithgynhyrchu gofodwyr yn y gofod rhyngserol, a hefyd yn lleihau'r anhawster wrth baratoi gweithgareddau cysylltiedig â rhyngserol.

Yn sicr nid yw cymhwyso technoleg argraffu 3D yn gyfyngedig i'r rhai sy'n hysbys i ni nawr. Mae gwerth cudd y diwydiant hwn yn y dyfodol i'w ddatblygu o hyd.