Ix-xjenzati Ċiniġa ħaru ġewwa niessef ġdid biex isolvu l-problemi tal-industrija tal-3D printing!

B'develepp tal-abilità u t-teknoloġija fil-veloċità kbira fit-tempi moderni, it-teknoloġija tat-tabi3 tat-3D ġiet iffurata fi ħafna setturi bħal riħ qawwi mix-xlokk. Minn parzijiet mekaniċi kumplessi u preċiżi sa mudelli ta' prodotti realistici, minn prototipi ta' binjiet fantastiċi sa artikli ta' kżina persunalizzati, it-teknoloġija tat-tabi3 tat-3D, b'kreattività infinita u flessibbiltà suffiċjenti, ħarġet l-imaginiġoni fil-realità, ħolqet ħajja iktar faċli għall-bnedmin u apparti ħolqet surprizi għalna.

Il-prinċipju tal-funzjonament tat-teknoloġija tat-tabi3 tat-3D

it-teknoloġija tat-tabi3 tat-3D, imsemmija wkoll teknoloġija ta' manifattura addittiva, hija metodu produttiv inovattiv li jibni oġġetti tridimensjonali billi jwettaq materjali f' stratijiet wieħed wara l-oħrajn. Il-prinċipju tagħha jidher bħal dik ta' kostruzzjoni ta' dar bil-brikka, u jista' jinkisem b'mod faċil f'"produzzjoni stratifikata, appil stratu wara strat".

Il-proċess tal-bejjiegħ 3D mhuwiex kumpless. L-ewwel, modeli diġitali jinkisbu jew jinħolqu permezz ta' softwer li jappoġġja d-disinn (CAD), imbagħad il-modelli jitqasmu f'serje ta' stratijiet trasversali fini ħafna (jiġifieri, "slices"), u l-iskejjel ta' kull stratju normalment ikun minn ftit mikroni sa centener mikroni. Imbagħad, abbażi tal-informazzjoni ta' dawn stratijiet, l-istampanti 3D tibni l-oġġett finali stratju wara stratju bl-użu ta' teknoloġiji u materjali speċifiċi.

il-proċessi tal-bejjiegħ 3D jinkludu l-immodelljar bit-tisħin tal-fusjoni (FDM), il-bejjiegħ 3D stereolitografiku (SLA, DLP, LCD), is-sinterizzazzjoni bil-laser selettiv (SLS), il-fusjoni bil-laser selettiv (SLM), l-istampar 3D inkjet stereoskopiku (3DP), u l-manifattura stratju wara stratju (LOM).

Il-modellazzjoni bil-fus tal-filament (FDM) hija proċess li fih materjali termoplastiċi fil-forma ta' filament jinkisru u jimblu minn nozzle, jitqiegħdu strata wara strata fuq piattaforma, u fl-aħħar, jingħaqdu f'ogħġiet bil-moltidimensjonali. Din it-teknoloġija spiss tħalliet b'materjali termoplastiċi bħala raw materiali, bħal polimeru ta' akrilonitril-butadiene-stirenu (ABS), aċidu polilattiku (PLA), eċċ. Għandha baxxi rikjegwiti ta' attrezzature u faċli użat, xierda għal indivudui u studji żgħar. Il-"radish knife" u "telescopic sword" li kienu popolari mal-ħamil fil-mudelli tas-surpriżi recentement ġew mgħamla bl-użu ta' din il-metodu.

Stampa 3D bit-teknika tal-stereolitografija (SLA, DLP, LCD) tużaw dawl ta' band speċifiku u forma biex jitħallu rjeżin sensittiv għad-dawl, u r-rjeżin sensittiv jingħaqad strata wara strata biex jintużaw l-oġġetti tal-forma mixtieqa. Din it-teknoloġija għandha alta preċiżjoni tal-forma u superficie lesta, xierda għall-fabrikazzjoni ta' mudelli fini u partijiet żgħar.

Is-sinterizzazzjoni bilaser selektiv (SLS) tużax barra talaser biex jiskenna materjali b'pulver biex jimmejl u jibbundawhom flimkien, jikbru apparti wara apparti f'oggetti tridimensjonali. Din it-teknoloġija tuża pulver bħala materja prima (bħal nilon, pulver tal-fulg, pulver tal-porċellina, eċċ.), għandha alta preċiżjoni tal-forma u tajba għall-manifattura ta' parti funzjonali bistrutturi kumplessi.

Il-melting bilaser selektiv (SLM) għandu enerġija talaser iktar għalja, simili għas-sinterizzazzjoni bilaser selektiv (SLS), u jista' jimmel kompletament il-pulver tal-fulg biex jilħaq prototipar veloċi ta' parti tal-fulg. Din it-teknoloġija spiss tħares il-pulver tal-fulg (bħal aleat ta' titanju, l-acciaju inox, eċċ.) bħala materji primi, tista' tipprintja parti tal-fulg b'għaqli u preċiżjoni għalja u tinsab b'mod estensiv fl-ajruspazju, il-kamp mediku u oħrajn.

Stampa inkjet sterjo (3DP) tużaw materjali bbażati (metal jew non-metal) u adesivi bħala materji tal-logħob, u tużaw il-mekkaniżmu tal-ibbindjar biex tipprintja kull komponent strat bejn strat. Il-kampjuni immodellati ta' din it-tnaħħija tat-teknoloġija għandhom l-istess kulur bħall-prodott reali, u din hija teknoloġija 3D tal-kulur iktar maturi fil-ħin preżenti.

Tnaħħija b'ogħquf mitluba (LOM) tużaw materjali ta' warqa tajjeb (bħal warqa, film plastiku, eċċ.) u adesiv b'ħob u tikkumula l-oġġetti meħtieġa strat bejn strat permezz ta' qism bil-laser u bbindjar termali. Din it-teknoloġija għandha veloċità ta' modellazzjoni malajr u kost tal-materjal baxx, u hija adatta għal tagħmir ta' strutturi kbir u għerien.

Għalkemm il-prodott tat-teknoloġija tat-tibdil 3D għandu grad ta' restorazzjoni għoli, huwa mehhux minħabba l-materiali tal-ibda. Il-prodotti stampati b'teknoloġija 3D huma ħafna fragili u faċli jinħaru minn forsi esterni. Meta dawn il-prodotti jintużaw f'skenarji b'rekwiżiti għoljin ta' prestazzjoni mekkanika, jidher li huma ftit "inkapċi". Allura, kif nistgħu nniżżlu l-"qalb tal-ħġar" tal-prodotti stampati b'teknoloġija 3D, sabiħ jkollhom "ġilda" estetika u "flessibbiltà" li ma tinqasx faċilment?

Fil-3 ta' Lulju 2024, il-ġeologu Ċini ppubblikaw riżultat ta' investigazzjoni fuq l-elastomeri stampati b'teknoloġija 3D fil-foljetton Nature. Il-bandi tal-gomma ppresi b'din teknoloġija jistgħu jiġu mmejjlin sa 9 darbiet it-tul tagħhom, u l-ogħla qawwa tat-tensjoni tista' tilħaq 94.6MPa, jiġifieri millimetru kwadru wieħed jista' jwettaq gravità ta' madwar 10 kilogrammi, li juri qawwa u taħdit superjuri.

"Rikonkilia" bejn veloċità tal-mudellatura u taħdit tal-prodotti finali

Fil-proċess tal-ibbattuta tal-3D (SLA, DLP, LCD), biex titjieb l-effiċjenza tal-produzzjoni, hemm bżonn ta' veloċità iktar maljiet ta' formar, li fiha jkollo jsemmu l-imsemmija tal-materjal u tnaqqis fit-tajjeba tal-materjal matul il-proċess tal-ibbattuta. Bl-metodi konvenzjonali, waqt li t-tajjeba tal-materjal tiżdied, ukoll il-viskożità tal-materjal tiżdied, li fiha tikkawża tnaqqis fl-istruxxjoni u tnaqqis fil-veloċità tal-formar. Il-kuntraddizzjoni bejn il-veloċità tal-formar tal-3D u t-tajjeba tal-prodott msaqqaf kienet dejjem tibda l-industrija kollha.

Il-bnedmin ħolqu "riconkili" dawn it-tnejn il-kontraddizzjonijiet. Il-pilel biex jipproponu strateġija għall-ibbena u l-ipproċessar wara bil-analiżi tar-reżina tal-fotokura, u bil-kejja tal-proċess tal-ibbena. Id-disinja prekursur DLP (proċessar tad-dawl diġitali) ta' dimetakrilat li fih binda urejka dinamikament imblukkata u tnejn gruppi tal-karbossil fuq il-katina prinċipali. Fil-fażi tal-ibbena u tal-mudelljar, dawn il-komponenti ewlenin huma fl-istat ta' "dormjenza" u jippreżentaw ruwwol fil-fażi wara l-imballa.

a. Oġġetti mibbnej 3D u l-ibdil fid-daqs tagħhom fil-proċess wara; b. Prestazzjoni anti-punktur tal-baluni mibbnej 3D; c. Mudelljar tal-forza mekkanika tal-punktur; d-e. Test tal-ivver ta' pnejmatiku mibbnej 3D. Sors tal-immaġni: Referenza [1]

Matul l-istadju ta' post-proċessar aħħar f'90°C, il-legami tal-urea miżżew fil-prodotti mmejjlin b'3D jidissowasju biex jingħataw gruppi tal-isocjanat, li minn nies jiformaw legami tal-amidu mal-gruppi tal-karbossil tal-katina tal-ġewwa, u minn naħa l-oħra jirreġġu mal-ilma ppresġut minn karbossilu biex jiformaw legami tal-urea. It-tnaqqis fil-legami kimiċi ġewwa jikkonektjaw l-istruttura tal-network uniku fil-materjal f'network interpenetrant struttura bħal "bieb x'inhand", li jġib aktar legami tal-ħidroġenu u jfortifikah l-istruttura interna tal-materjal. Hux biss minħabba bidla fl-istruttura interna tal-materjal li l-prodotti mmejjlin b'3D għandhom spazju ta' buffer iktar kbar meta jkunu deformati minn forsi esterni, bħal l-effett ta' assorbiment tal-enerġija ta' ħabta tal-vejkol, li jtejjeb l-impatt tal-prodott u l-iverżjoni għall-ħerġ u għandu tajjib iktar flessibilità.

Ir-riżultati sperimentali juri li l-film preparat billi tintuża stampa 3D bl-użu tal-priżent DLP b’spissità ta’ 0.8 mm qatt ma jibreak u juri prestazzjoni anti-punkġatura estremament qalila, li tħallas li jwassal forza ta’ 74.4 Newtons mingħajr ma jinħar. Perfett anke f’kundizzjonijiet ta’ pressjoni għolja, l-għarraf pnevmatiku stampat b’tsalma 3D jista’ għad jingħata pallina tal-ottan li tinsab fuq il-wiċċ tagħha b’punti ħarġa u tinsab fuq il-wiċċ tagħha mingħajr ma jinħar, li jiddimostra t-taħdid u l-ġilda strutturali superjuri tal-prodotti stampati b’tsalma 3D.

Applikazzjoni wiesgħa tal-elastomeri stampati b’tsalma 3D

Fil-qasam tal-istruzzjonijiet sportivi, l-elastomeri stampati b’3D jipprovdu l-istess tal-karigi b’istruzzjonijiet personalizzati u ta’ prestatuzzjoni għall-istess tal-karigi. Pereżempju, l-istruzzjonijiet interni u l-istruzzjonijiet protettivi jistgħu jużaw il-proprjetajiet ta’ assorbiment tal-ġewwa u s-sostentu tal-elastomeri biex jioptimizzaw il-prestatuzzjoni sportiva tal-istess tal-karigi u jibdew l-esperjenza tal-indossar. Speċjalment fis-sportijiet estremi u fis-sportijiet b’impatto għali, il-materjali elastomeri stampati b’3D jistgħu jbassu l-impatto fuq l-istess tal-karigi waqt l-attivitajiet u jipproteġġu l-artikolazzjonijiet u l-muskuli minn telf fis-seħħ.

Fil-qasam tal-automobilistika u tal-ajrospejs, l-elastomeri stampati b’3D jintużaw għal komponenti kritiċi bħal parti ta’ assorbiment tal-ġewwa bil-pennut u sigillanti. Din il-parti tista’ tnaqqal il-pennut u tibqa’ b’prestatuzzjoni għalja permezz ta’ dizzjni strutturali kumplessi.

Fil-qasam tal-prodotti elettroniċi, prodotti bħal speakeri intelliġenti, braccjali intelliġenti, kaxxi għall-telefoni mobili u prodotti oħra jistgħu jitbeġħu b'materjali elastomeriċi. Dawn il-prodotti mhux biss jikkupru softness u elastikità eċċellenti, iżda għandhom ukoll għalja resistenza għall-logħob u durevolezza, li jista' jissodisfa l-ħtiġijiet multi-faċċjati tal-kunsumaturi rigward l-estetika u l-performanza tal-prodott.

Fil-qasam tal-manifattura industrijali,it-tnaġġis tal-elastomeri bit-3D jintuża biex tiddaħħal diversi matriċi industrijali u parti bħal korrimenti u oħrajn. Dawn il-parti jeħtieġu jikbru stres mekkaniku u vibrazzjoni iktar, u l-materjali elastomeriċi huma skelte ideali bil-mod ikkupru elastikità u resistenza għall-fatika. Bit-tnaġġis ta' dawn il-parti permezz ta' teknoloġija ta' 3D jista' ma jtejjebx l-effiċjenza tal-produzzjoni, iżda jnaqqas ukoll il-ħitanijiet tal-manifattura.

L-avvent tal-tnaġġis tal-elastomeri bit-3D espande f' mod iktar l-iskenarji ta' applikazzjoni tal-prodotti li jinħolqu bit-3D u ġġib iktar possibbiltajiet diversifikati għall-ħajjit tagħna.