3D prentun, einnig þekkt sem aukefnaframleiðsla, er hægt að prenta lag fyrir lag með forstilltum aðferðum og stafrænum líkönum, með því að nota duftúða og aðrar aðferðir, og að lokum fá þrívíddarvörur með mikilli nákvæmni. Í samanburði við hefðbundna flatprentun getur 3D prentun veitt þrívíddar þrívíddarlíkön; samanborið við venjulega vinnslu hefur 3D prentun meiri nákvæmni og sjálfvirkni. Það er byggt á ofangreindum kostum, þannig að 3D prentunartækni á stuttum tíma til að stuðla að notkun hraðvirkra. Auðvitað stendur tæknin einnig frammi fyrir mörgum áskorunum sem þarf að sigrast á, svo sem efni, búnað, iðnaðarstaðla. Markaðshorfur fyrir 3D prentun eru breiðar, í skilningi og notkun 3D prentunartækni, byggt á grundvelli 3D prentunartækni, og kanna virkan nýsköpun og hagræðingaráætlun þrívíddarprentunartækni hefur einnig orðið vinsælt rannsóknarefni.
1.3D prentun Grunnreglur og tæknilegir eiginleikar
3D prentun, sem háþróaða tækni á sviði iðnaðarframleiðslu, sameinar margs konar tækni, þar á meðal lagskipt framleiðslutækni, vélaverkfræði, CNC tækni, CAD, leysitækni, öfuga verkfræði tækni, efnisfræði, o.fl. Það getur beint , umbreyta hönnun rafræns líkans á fljótlegan, sjálfvirkan og nákvæman hátt í frumgerð með fasta virkni eða framleiða beint hluta, þannig að veita ódýra og skilvirka aðferð til framleiðslu á frumgerðum hluta og sannprófa nýjar hönnunarhugmyndir. Grundvallarreglan um 3D prentunartækni er öfugt ferli sneiðmyndagerðar. Tomography er eitthvað "skera" í óteljandi staflaðar sneiðar, 3D prentun er í gegnum samfellda líkamlega lag yfirbyggingar, lag fyrir lag til að auka efnið til að búa til þrívíddar solid tækni, svo 3D prentun framleiðslu tækni er einnig þekkt sem "aukandi framleiðslu tækni.
Í samanburði við hefðbundna prenttækni og framleiðsluferli eru eiginleikar þrívíddarprentunar einbeitt í eftirfarandi þáttum: í fyrsta lagi að ljúka prentuninni í eitt skipti, án þess að þurfa endurtekið að klippa, mala, einfalda framleiðsluferli vörunnar, stytta prentunina. framleiðsluferli. Tæknimenn þurfa að fá þrívíddarhnit og byggingareiginleika vörunnar fyrirfram og nota síðan sérstakan hugbúnað á tölvunni til að búa til þrívíddarlíkön og að lokum með tölvustýrðum þrívíddarprenturum til að ljúka prentun og framleiðslu á vörum , raunverulega átta sig á "það sem þú sérð er það sem þú færð". Í öðru lagi er kostnaðurinn lægri, sérstaklega í fjöldaframleiðslu, samanborið við hefðbundna vinnslu og framleiðsla hefur meiri kostnaðarkosti. Frá sjónarhóli framleiðsluhamsins þarf þrívíddarprentunartækni aðeins að fá þrívíddarhnit vörunnar og hanna þrívíddarlíkan af vörunni, restin af vinnunni fer fram sjálfkrafa af búnaðinum, aðeins einn einstaklingur er hægt að ljúka, kostnaður við vinnu og tímakostnaður er lítill. Að lokum er nákvæmni vörunnar meiri, sérstaklega við framleiðslu nákvæmnishluta, nákvæmni vara sem fæst með þrívíddarprentun getur náð 0.01 mm stigi og stuðningur við 32-bita lit prentun.
Búnaður, efni og tækni eru þrír kjarnaþættir þrívíddarprentunar. Hvað varðar búnað, nær það aðallega til 3D prentara, 3D skannar, 3D leysir leturgröftur, leysir rekja spor einhvers, osfrv .; hvað varðar efni, innihalda almennt notuð efni ljósnæmt plastefni, plastduft, beinduft, PLA osfrv .; hvað tækni varðar, felur það í sér margs konar lykiltækni, svo sem 3DP tækni, FDM fused deposition molding (FDM) tækni og SLA leysir ljós ráðhús tækni. Rekstraraðferðir, grunnreglur og hagnýtingarkostir þessarar tækni eru mjög mismunandi, eins og hér segir.
2. 3DP prenttækni
Þrívíddarprentun (3DP) tækni er algengasta aðferðin við þrívíddarprentun á þessu stigi. Búnaðurinn sem notaður er er venjulegur bleksprautuprentari, sem hægt er að aðlaga að ýmsum duftprentunarefnum, svo sem keramikdufti, plastdufti og beinadufti. Eftir forforritun og líkangerð er lag af dufti lagt undir stjórn tölvuskipana og síðan er stúturinn færður til að sprauta lími í gegnum stútinn á skilgreint svæði, þannig að duftformið tengist saman. Eftir að fyrsta lag af prentun hefur verið lokið geturðu fengið frumgerð vörunnar og síðan haldið áfram að endurtaka ofangreind skref, eftir að hafa lagt duft, úðað, límið og að lokum fengið viðkomandi vöru. Ef þú þarft að prenta litvörur geturðu valið viðeigandi litabindiefni.
SLA er gert úr ljósnæmu plastefni, fljótandi efni sem undir geislun UV ljóss af ákveðinni bylgjulengd (x=325nm) og styrkleika (w=30mw) getur fljótt gengist undir ljósfjölliðunarviðbrögð, sameind þyngd efnisins eykst verulega og efnið breytist úr vökva í fast ástand. Vökvatankur verður fyrst fylltur með fljótandi ljósnæmu plastefni, helíum-kadmíum leysir eða argon jón leysir sem gefur frá sér útfjólubláa leysigeisla í tölvunni undir meðhöndlun vinnustykkisins í samræmi við lagskipting þversniðsgagna í fljótandi ljósnæmu plastefni yfirborðsskönnun línu fyrir línu og punkt fyrir punkt, sem gerir skönnunarsvæði plastefnislagsins til að framleiða fjölliðun og herðingu frá myndun þunns lags af vinnustykkinu. Þegar lag hefur verið hert er borðið fært niður um eitt lagsþykkt og nýtt lag af fljótandi plastefni er borið á áður hert plastefni yfirborðið þar til 3D solid líkan fæst.
Búnaðurinn sem notaður er í SLS ferlinu er meðal annars leysir, skönnunarspeglar og jöfnunarrúllur. Tæknilega ferlið er sem hér segir: Leggðu fyrst og fremst lag af viðeigandi þykkt duftefnis á vinnuborðið, gefðu ljósnæmum plastefni, paraffíndufti, plastdufti forgang, almennt ekki nota keramikduft, málmduft. Forstilltu síðan forritið, lestu líkanið, í tölvustýringarleiðbeiningunum mun leysirinn senda út leysigeisla og í gegnum skönnunarspegilinn geislar duftefnið á borðinu. Þar sem leysirinn hefur mjög mikla orku, mun hann herða duftefnið, fyrst mynda ytri útlínur vörunnar og halda síðan áfram að leggja duft, herða duft utan frá og að innan, og eftir að hafa lagt duft oft, mörgum sinnum sintrun, endanlega myndun viðkomandi vöru. Í samanburði við ofangreindar 3D prentunaraðferðir er SLS-undirstaða sértæka leysir sintunartækniferlið tiltölulega einfalt og framleiðsluhraði vörunnar er hraðari. Hins vegar hefur þessi tækni einnig annmarka, svo sem sértæk prentunarefni, málmduft, keramikduft í hertuferlinu þarf að neyta meiri orku, sem mun leiða til kostnaðarhækkana, þannig að fyrir málm, keramik sem aðalefnisvörur, er það ekki viðeigandi að velja þessa tækni.
Þessi tækni hefur nokkra líkingu við SLA hljómtæki flatbed prentunartækni sem lýst er hér að ofan, þar sem aðalmunurinn er notkun DLP (Digital Light Processor). Eftir að fljótandi ljósfjölliðan hefur verið útbúin er stafrænn ljósörgjörvi með mikilli nákvæmni settur upp beint fyrir ofan efnið og tæknimaðurinn stillir búnaðinn, færir ljósgeislann að (0.0) hnitinu og lýkur geisluninni undir stjórn tölvuleiðbeininganna, þannig að fljótandi efnið læknast smám saman. Ferlið við ljósherðingu er einnig lag fyrir lag ráðhús, en hersluhraði er hraðari og nákvæmni vörumótunar er meiri. Að auki hefur það forskot á aðra 3D prentunartækni hvað varðar yfirborðssléttleika. Hins vegar eru annmarkar, eins og hár hreinleiki fljótandi ljósfjölliðunnar, sem getur haft neikvæð áhrif á frammistöðu lokaafurðarinnar ef henni er blandað saman við óhreinindi.
LOM ferlið notar þunnt lak af efni, svo sem pappír eða plastfilmu. Yfirborð blaðsins er áður húðað með heitt bráðnar lími. Meðan á vinnslu stendur, þrýstir heitpressuvalsinn heitt á blaðið til að tengja það við myndaða vinnustykkið fyrir neðan; CO2 leysirinn er notaður til að skera út þversniðsútlínur hlutans og ytri ramma vinnustykkisins á nýja laginu sem nýlega var tengt, og til að skera út efstu og neðstu línurnar á óþarfa svæði milli þversniðs útlínunnar og ytri ramma; eftir að leysirskurðinum er lokið er vinnustykkið sem myndast lækkað af vinnuborðinu til að aðskilja það frá ræmaplötunni (efnisbeltið); efnisbirgðabúnaðurinn snýr upptökuásnum og efnisbirgðaásnum til að færa efnisbeltið þannig að endanleg vara muni ekki hafa neikvæða frammistöðu. Fóðrunarbúnaðurinn snýr upptökuásnum og fóðrunarásnum, knýr efnisbeltið til að hreyfa sig, þannig að nýja lagið færist á vinnslusvæðið; vinnuborðið rís upp í vinnsluplanið; heitt þrýstingsvals heitt þrýstingur, fjöldi laga vinnustykkisins eykst um eitt lag og hæðin eykst um eina efnisþykkt; og sker svo þversniðslínuna á nýja lagið. Þetta er endurtekið þar til allir hlutar hlutans eru tengdir og skornir, sem leiðir til þess að fastur hluti er framleiddur í lögum.
PCM er ný þrívíddarprentunartækni þróuð af Tsinghua háskólanum árið 2013. Aðgerðaferlið er sem hér segir: Í fyrsta lagi er CAD líkan hlutans teiknað í tölvunni og síðan eru færibreytur líkansins vistaðar í formi STL skráa . CAD líkaninu er breytt í steypulíkan í samræmi við hlutalíkanið. Lög frá toppi til botns, notkun skönnunarbúnaðar, lag fyrir lag skönnun, eftir að skönnun líkansins af þrívíddarhnitum er lokið, og byrjaðu síðan frá botni til efst á sandi, tengingu. Tveir stútar voru notaðir í steypuferlinu, annar til að sprauta bindiefninu og hinn til að sprauta hvata. Efnunum tveimur er úðað samtímis og við snertingu eiga sér stað kolloidhvarf sem myndar sterkt lag af efni. Eftir að fyrsta lagið er lokið eru annað og þriðja lagið framkvæmt í röð þar til lokaafurðin er fengin.
3. Notkunarsvæði og takmarkanir þrívíddarprentunartækni
Frá því að fyrsti þrívíddarprentarinn kom út árið 1986 hefur þrívíddarprentunartækni aðeins verið þróuð í meira en 30 ár, en hún hefur verið mikið notuð á mörgum sviðum eins og byggingariðnaði, læknisfræði og flugi. Í byggingariðnaði er þrívíddarprentunartækni sameinuð BIM tækni til að smíða þrívíddarlíkan af byggingu í tölvu og prenta það síðan út. Í gegnum 3D þrívíddar byggingarlíkön er tæknilegur stuðningur veittur í byggingarskjá, byggingarviðmiðun osfrv. Í lækningaiðnaðinum er 3D prentunartækni notuð til að framleiða herma gervibein með fullkominni klínískri notkun. Að auki geta læknar einnig notað þrívíddarprentunartækni til að framleiða meinafræðilegar líkön, skurðaðgerðir í hermdaraðstæðum, hanna skurðaðgerðir og bæta árangur skurðaðgerða. Á sviði geimferða getur notkun þrívíddarprentunar framleitt hánákvæmni hluta sem uppfylla hönnunarstaðla og notkunarkröfur, svo sem túrbínublöð vélar, samþætt eldsneytisstútar osfrv., sem einnig stuðlar að því að bæta heildarafköst geimfara. Að auki, eins og framleiðsla á sprautumótum í iðnaðarframleiðslu, sem og framleiðsla á sérsniðnum neysluvörum osfrv., með þroska þrívíddarprentunartækni og lækkun á notkunarkostnaði, hefur einnig verið kynnt hvað eftir annað. .
3D prentunartækni í kynningu og notkun ferlisins, undirstrikar ekki aðeins sterka kosti forritsins, heldur standa frammi fyrir fleiri takmörkunum. Frá sjónarhóli núverandi stigi tæknilegra aðstæðna eru þættirnir sem takmarka þróun og kynningu á 3D prentun aðallega eftirfarandi: Í fyrsta lagi efnið. Með ofangreindri greiningu má sjá að núverandi 3D prentunarefni eru aðallega ljósnæm plastefni, keramik, paraffín og svo framvegis. Í samhengi við stækkun umsóknarsviðsins getur takmarkaður fjöldi efna augljóslega ekki uppfyllt kröfur á sumum nýjum sviðum. Til dæmis er ómögulegt að nota málm og málmblöndur fyrir þrívíddarprentun, sem setur takmarkanir á notkun þess. Að auki er efnisverðið tiltölulega dýrt, í lotuprentun er hár kostnaður einnig takmarkandi þáttur. Í öðru lagi, hvað varðar búnað, þarf að lækka verð á búnaði ef 3D prentunartækni á að vera að fullu markaðssett. Á þessu stigi er verð á venjulegum þrívíddarprentara um 5,000 júan, og ef meiri kröfur eru gerðar um nákvæmni er verð búnaðarins á bilinu 10,000 upp í nokkra tugi þúsunda . Þetta er samt mikil neysla fyrir venjulega notendur, sem hindrar fullar vinsældir þrívíddarprentunar.
Þróunarþróun 4.3D prentunartækni
3D prentunartækni hefur víðtækar horfur á þróun, í samhengi við vaxandi markaðsskala, til þess að gera 3D prentun hægt að staðla og iðnvædda þróun, er nauðsynlegt að styrkja efstu hönnunar- og hljóðiðnaðarstaðla. Af viðkomandi ríkisdeildum, eða yfirvaldi iðnaðarins, eins fljótt og auðið er til að undirbúa og kynna sameinað kerfi staðla, þar með talið efnisframleiðslustaðla, búnaðarrannsókna- og þróunarstaðla, tæknimatsstaðla. Með fullkomnu staðlaða kerfi, þróun 3D prentunartækni til að veita sterka ábyrgð. Til dæmis, á undanförnum árum, hafa margar rannsóknareiningar framkvæmt ítarlegar rannsóknir á nanóefnum, fjölliða samsettum efnum og hagnýtum hallaefnum. Eftir innleiðingu sameinaðs staðals verður farið yfir færibreytur og staðla ýmissa tegunda efna og við kaup á þrívíddarprentunarefni verður athugað hvort þau séu í samræmi við staðlaðar forskriftir til að binda enda á lág- gæði, "cottage" efni og tryggja afköst og gæði prentaðra vara.
Sem stendur krefst þrívíddarprentunartækni mikillar sérhæfingar í vöruhönnun og breytuvinnslu þegar henni er beitt. Auk þess að auka álag á starfsfólk, kemur það einnig í veg fyrir háan aðgangsþröskuld. Þess vegna, með þróun gervigreindartækni og stórgagnatækni, mun framtíð 3D prentunartækni þróast í átt að upplýsingaöflun og einfaldleika, sem veitir notendum betri upplifun. Sértæk þróunarleið felur í sér tvo þætti: einn er vélbúnaðurinn, það er þrívíddarprentunarbúnaður. Auk þess að lækka enn frekar verð á búnaði ætti það einnig að veita mannúðlegri aðgerðir, svo sem sjónrænar aðgerðir, til að sýna allt 3D prentunarferlið, notendur geta stillt prentunarbreyturnar hvenær sem er í samræmi við rauntímaskjáinn, sem er stuðla að því að fá þær prentvörur sem óskað er eftir; Annað er hugbúnaðurinn, sem býður upp á hönnunarhugbúnað, prentstýringarhugbúnað og annan hagnýtan hugbúnað til að styðja við fleiri tegundir prentunarþarfa.
Prentbúnaður og prentefni eru lykillinn að beitingu og þróun þrívíddarprentunartækni. R & D hentugur fyrir 3D prentun þarfir margra tegunda af efnum, en einnig verða næsta skref í þróun þessa tækni nýsköpunar er mikilvægt. Auk algengari ljósnæmra plastefnisefna, er gert ráð fyrir að fjölliða duftefni, svo sem paraffínduftefni, húðunarsandduftefni, málmduftefni, svo og samsett vírefni, viðar-plast samsett efni o.fl. kynnt í þrívíddarprentun. Auk þess að bjóða upp á ríkara úrval af stuðningsefnum, mun frammistaða efnisins, styrkleika og sérstaka umhverfisaðlögunarhæfni einnig batna til muna, þannig að hægt er að nota 3D prentunarvörur á ýmsum sviðum og umhverfi til að gegna augljósum umsóknarkosti.
5. Samantekt
Undanfarin ár hefur þrívíddarprentunartækni sýnt sterka notkunarkosti á mörgum sviðum og margir nákvæmnishlutar og vörur byggðar á þrívíddarprentunartækni hafa einnig haft jákvæð áhrif til að stuðla að þróun og nýsköpun iðnaðarins. Það skal tekið fram að með útvíkkun á umfangi 3D prentunartækni stendur hún einnig frammi fyrir nokkrum flöskuhálsum, sérstaklega hvað varðar efni og búnað. Í framtíðinni ættum við að borga eftirtekt til rannsókna og þróunar stuðningstækni, útvega fleiri val prentefni, auk þess að draga úr kostnaði við prentbúnað, auka mannúðlegt og greindarstig prentunaraðgerða, til að veita tæknilega aðstoð fyrir félagslega og efnahagslega þróun.
