Syantifik chinois yo te fè yon nouvo avanse nan solisyon problèm "endistriyal" teknoloji imprimante 3D la !

Ak devlopman rapid syans ak teknoloji jodi a, teknoloji 3D imprimante a te etenn nan tout domèn k ap travay yo tankou yon vant lest fò. Soti nan pati mekanik konplike ak presi pou rive nan modèl pwodwi ki sanble anvi, soti nan pwototip arkitiktiral imaginer pou rive nan bezwen koutim personalize, teknoloji 3D imprimante a, ki gen kreyativite san limit ak fleksibilite sifizan, te fè imajinasyon an vin reyalite, fè lavi moun yo pi pratik toutap tandis ke l ap apòte nou soupriz yo.

Prensip fonksyone teknoloji 3D imprimante a

tecnoloji 3D imprimante a, ki rele tou teknoloji fèbrikasyon aditif, se yon metòd pwodiksyon inovant ki kreye antite twa dimansyon yo pa akouman materyo kouche pa kouche. Prinsip li sanble an ak sa bati yon kay briko, sa kap senplman resime kòm "fèbrikasyon kouche pa kouche, akouman kouche pa kouche".

Pwosesis imprimante 3D pa konplike. Anvan, on modèl nimerik kreye osnon jwennn atravè logisyèl pawou designe asiyte pa odinatè, epi modèl sa a koupé an nswit kouch transvèsal ki anpil tan fèn (sa vle di, tanch yo), epi epesè chak tanch yo sèlman ant dekzan mikyon ak sènzantan mikyon. Answit, baze sou enfòmasyon tanch sa yo, imprimante 3D a konstwi objè final la kouch pa kouch atravè teknoloji ak materyo elajike.

pwosesis imprimante 3D gen ladan modèlizasyon depo fonye (FDM), imprimante 3D foto-stereolithography (SLA, DLP, LCD), sintèrizasyon lasè selèktif (SLS), fonyadis lasè selèktif (SLM), imprimante inkjet stereyo (3DP), ak fayman kouch pa kouch (LOM).

Fused deposition modeling (FDM) se yon pwosesis kote materyòl termoplastik ki pran fòm filman an chalè epi fondu travè yon buse, deposite yon nivo aprè lòt sou yon platfòm, epi finalman solidifye pou kreye yon objè tridimansyonèl. Teknoloji sa a souvan itilize materyòl termoplastik tankou mat matyè premyè, tankou kopolimer acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), asid polylactic (PLA), elatriye. Li gen yon ba nivo ekizit pou machin epi fasil pou operasyon, li adapte pou moun k ap travay anndan kay yo ak ti atelye yo. "Radish knife" ak "telescopic sword" ki te popilè nan mache jwèt yo kounya fèt jan sa a.

Impresyon 3D stereolithography (SLA, DLP, LCD) itilize limyè yon bant espesifik ak fòm espesifik pou fè rayon fotoresin an, fotoresin an vin solidifye yon nivo aprè lòt pou genere objè ak fòm vle a. Teknoloji sa a gen yon otorite modelaj ki wo ak yon sifas k ap vonvon epi li adapte pou fè fyn modèl ak ti pati yo.

Soudis laze selektif (SLS) itilize yon fèy laze pou bale material poud pou li fonn ak fè yo antre yo, anrejistreman sou kouche pou kouche pou fè yon objè tridimansyonel. Tèknoloji sa itilize poud kòm matyè premye (tankou nilon, poud metal, poud sèramik, elatriye), gen yon otorite modelaj ki wo ak adapte pou fè pati ki gen strito konplike.

Fonn metal ak laze selektif (SLM) gen yon enèji laze ki pi enèjik, jan ak soudis laze selektif (SLS), epi kapab fonn totalman poud metal pou ralize pwototip rapid pati metalik. Tèknoloji sa nòmalman itilize poud metal (tankou alyaj titane, ewo inòksidab, elatriye) kòm matyè premye, kapab imprime pati metalik ki gen rezistans ak presizyon wo epi yo itilize yo abondman nan aewospasyal, jiridik ak lòt domèn.

Enpremye inkjet estereyo (3DP) itilize materyo pouv (mèt oswa non-mèt) ak kolan kòm materyo brèt, epi li itilize mekanis pou koye pou enprime chak konponan sou chak kouch. Echanch pouvwa a gen menm koulè ak pwodui reyèl la, epi se kounya yon teknoloji koulè 3D ki genyen.

Foumayon objè lamine (LOM) itilize materyo fèy fin (tankou papye, film plastik, elatriye) ak kolan chofe kòm materyo brèt, epi li sèl li anndan objè k ap bezwen yo kouch pa kouch alavèk dekoupe laze ak soudis termik. Teknoloji sa gen vitès fòme ase epi pri materyo ba, epi li adapte pou fè fòm gwo ak kabann.

Meki ke teknoloji 3D imprimante a bay yon nivo wo restorasyon, li limite pa matyè premyè pou imprimante a. Pwodui 3D yo fèb epi yon fason fasil pou kraze akoz fòs ekstèn. Lè pwodui sa yo sèvi pou kondisyon ki gen yon nivo mekanik wo, yo parèt yon ti jan "inapte". Konsa, kòman amelyore "k´è vèy" pwodui 3D yo pou yo gen yon "pèl" ki bèl epi yon "flexibilite" ki pa kraze fasil?

3 jiyè 2024, syantifik chenèz yo te pibliye yon rezilta rechèch sou elastòm 3D yo nan jounal la Nature. Bant elastic yo prepare avèk teknoloji sa a kapab etire pou atenn 9 fwa longè orijinal li epi atenn yon maksimim 94,6 MPa, sa vle di 1 milimet kare kapab pran anviwon 10 kilogram gravite, ki montre yon rezistans ak tenasite eksepsyonèl.

"Rekonsilyasyon" ant vitès modelaj ak tenasite pwodui fini yo

Pandan pwosesis impresyon 3D la (SLA, DLP, LCD), pou ou ka amelyore efikasite pwodiksyon an, ou bezwen yon vitès modelaj pi ra, sa ki mennen ak yon ogmantasyon densite entanbleman materyal la ak yon diminyision tenasite materyal la pandan pwosesis kouraj la. Ak metòd konvansyonèl yo, alòske tenasite materyal la ap ogmante, viskozite materyal la tou ap ogmante, sa ki ap mennen ak yon diminyision nan fluidite ak yon diminyision nan vitès modelaj la. Kontradiksyon ki egziste ant vitès modelaj impresyon 3D ak tenasite pwodui fini an se toujou tap touye toutan antrepriz yo.

Siyantifik yo chen yo te "rekonkile" de kontradiksyon sa yo. Ekip rechèch yo te pwopoze yon estrateji pou imprimante etap pa etap epi pou tretman aprè analizan matyè premye a, reyon fotosensitif imprimante 3D a ki fèt avèk liy la epi dekonpoze pwosesis imprimante a. Ekip rechèch yo te kreye yon prekisè DLP (digital light processing) dimetacrilat, ki gen yon liy orea ki ap mwayone dinamikman ak de gwoup karboksilik sou lajan an. Pandan etap imprimante ak modelaj la, komponan kleyal sa yo te nan yon eta "dòmant" epi yo te jwe yon wòl nan etap tretman aprè modelaj la.

a. Objè imprime 3D yo ak chanjman dimansyon yo pandan tretman an aprè; b. Pèfòmans anti-pèseman balon imprime 3D yo; c. Modelaj fòs mekanik pou pèseman; d-e. Test sou kapasite balanseman griper imprimante 3D yo. Sòs imaj la: Referans [1]

Pendant etap post-triteman a 90°C, lye yo nan pwodui yo ki te fèt pa enprime 3D dissociye pou kreye gwoup isocyanate, ki d'un pa fèm lye amid ak gwoup karboksilik yo nan kote a, epi d'ot pa reaji avèk epi te adsorbe pa asid karboksilik la pou fòme lye ire. Chanjman yo nan lye chimik yo nan molekil yo konekte struktir rezo a nan materyo a pou fòme yon struktir rezo entèpene pou ressemble "main an main", sa ki apwote plis lye idwogen ak fòse struktir entèn materyo a. Se presizeman akoz chanjman yo nan struktir entèn materyo a ke pwodui enprime 3D yo gen plis espas tampon lè yo defòme yo pa fòs etènye, tankou efè apwason enèji nan yon kolisyon machin, sa ki amelyore rezistans pwodui a ak chok ak sere li epi li gen plis tenasite.

Rezilta eksperyans yo montre ke film la ki fèt pa 3D imprimante ki itilize DLP prekisè avèk epesè sèlman 0.8 mm gen yon pwopriyete anti-penetrasyon ekstremman fò, sa ki pèmèt li reziste ak yon fòs 74,4 Newton san pa kraze. Menm sou kondisyon enfyon ak pyejan, 3D-imprimante pnevatik la kapab touji pran yon boul kiv ki pèse 70 gram ak yon sifas ak pon ak ti pye jan yo san pa kraze, sa ki demontre tojèt eksesivman fò ak fòs estrikti 3D-imprime yo.

Aplikasyon etendue elastomè 3D-imprime yo

Nan domèn ekipman sòti, elastomè 3D-imprime yo pèmèt atlet yo genyen ekipman pèsonalize ak nivo alèz. Pou egzanp, semelye ak ekipman pwotektè adapte yo itilize pwopwete amortisman ak sout nan elastomè pou amelyore pèfòman sòti a ak amelyore eksperyans mete yo. An patikilye nan sòti ekstrem ak sòti ki gen chòk enpotan, materyo elastomè 3D-imprime yo kapab redui fòs chòk la sou atlet la pandan egzèsis fizik yo epi pwoteje jwent yo ak misk yo kont blese.

Nan domèn otomobil ak aewospasyal, elastomè 3D-imprime yo itilize pou konponan kritik tankou pati alèj ak jwèt pwotektè. Konponan sa yo kapab alèje strkti a tout kontnent mantni nivo pèfòman an atravè dizèn konplike.

Nan domèn pwodui elektwonik yo, maki ak poul souvant, brasele souvant, etui pou telefòn mobil ak lòt pwodui kapab imprime avèk materyo elastik. Pwodui sa yo gen bon souples ak elastisite, menm gen bon rezistans pou pote epi doreyap, sa ki kapab reponn an menm tan bezwen konsomatè yo parapò ak fizyon ak performans pwodui a.

Nan sektè manifakti endistriyèl, teknoloji elastik 3D imprimante a sèvi pou fè fòm endistriyèl ak kourroa transmisyon ak lòt pati mekanik yo. Pati sa yo dwe pote epi vibsyon mekanik an, epi materyo elastik yo se chwa ideyal ak bon elastisite ak rezistans fatig. Fè sa yo avèk teknoloji 3D imprimante a kapab amelyore efikasite pwodiksyon an epi redui depans manifakti a.

Antre teknoloji elastik 3D imprimante a te elaji plis senaryo itilizasyon pwodui 3D imprimante yo epi te pote plis pozibilite varye nan lavi nou.