Quins són els valors ocults de la indústria de la impressió 3D a desenvolupar

La tecnologia d'impressió 3D, també coneguda com a tecnologia de fabricació additiva, és una tecnologia que utilitza metall en pols o plàstic i altres materials adhesius per construir objectes capa per capa basant-se en fitxers de models digitals. La impressió 3D normalment es realitza mitjançant una impressora de material de tecnologia digital. En el passat, s'utilitzava sovint en la fabricació de motlles, disseny industrial i altres camps per fabricar models. Ara s'utilitza gradualment en la fabricació directa d'alguns productes. Algunes empreses han començat a utilitzar aquesta tecnologia per imprimir peces. La tecnologia s'ha aplicat en joieria, calçat, disseny industrial, arquitectura, enginyeria i construcció, automoció, aeroespacial, indústries dentals i mèdiques, educació, sistemes d'informació geogràfica, enginyeria civil, armes de foc i altres camps.

La tecnologia d'impressió 3D es basa en el model de disseny 3D de l'ordinador. Mitjançant el sistema d'emmotllament de control numèric i discret en capes de programari, la pols metàl·lica, la pols ceràmica, el plàstic, el teixit cel·lular i altres materials especials s'apilen i s'uneixen capa per capa mitjançant raig làser, broquet de fusió en calent i altres mètodes, i finalment s'apilen per formar un producte sòlid.

Els materials per a la impressió 3D es divideixen principalment en nou categories:

Classe I: materials de resina fotosensibles, incloent principalment resina acrílica, resina epoxi, resina de polièster i altres materials de resina fotopolimericà. Aquests materials es poden polimeritzar i solidificar sota la irradiació de llum ultraviolada, generalment en estat líquid. Es pot utilitzar per fabricar fulles, engranatges i altres peces estructurals per a aeroespacial.

La segona categoria: materials plàstics d'enginyeria, incloent principalment materials ABS, materials de policarbonat i materials de poliamida. El material ABS té les característiques de "resistent, dur i rígid", de manera que s'ha utilitzat àmpliament en maquinària, elèctrica, tèxtil, automòbil, avions, vaixells i altres indústries de fabricació i indústria química. Els materials de policarbonat tenen una bona resistència a l'impacte, resistència a la distorsió tèrmica, bona resistència al foc i alta duresa, de manera que són adequats per a la producció de diverses peces d'automòbils i camions lleugers, centrant-se principalment en sistemes d'il·luminació, quadres d'instruments, panells de calefacció, descongeladors i para-xocs. El material de poliamida, també conegut com a material de niló, és fort, resistent al desgast, autolubricant i té una àmplia gamma de temperatures aplicables. Substitueix principalment el coure i altres metalls no fèrrics per fabricar peces mecàniques, químiques i elèctriques, com ara engranatges de la bomba de combustible del motor dièsel, bombes d'aigua, segells d'alta pressió, canonades d'oli, etc.

La tercera categoria: materials metàl·lics, incloent principalment materials d'aliatge de titani, materials d'acer inoxidable, materials d'aliatge d'alumini, altres materials de metalls preciosos, etc. El material d'aliatge de titani té una alta resistència i resistència a la calor. En comparació amb altres metalls, els aliatges de titani també tenen els avantatges d'una bona resistència a la corrosió, un bon rendiment a baixa temperatura i una gran activitat química, de manera que s'utilitzen àmpliament en la fabricació de components de compressors de motor d'avions, coets, míssils i estructura d'avions d'alta velocitat. parts i altres camps. Els materials d'acer inoxidable tenen els avantatges d'una soldadura fàcil, resistència a la corrosió, poliment fort i resistència a la calor, i s'utilitzen àmpliament en els camps de la construcció, processament d'aliments, restauració, cervesa, indústria química i equips mèdics. Els materials d'aliatge d'alumini tenen les característiques de baixa densitat, baix punt de fusió i forta plasticitat. L'aliatge d'alumini és l'aliatge més utilitzat actualment, que s'utilitza àmpliament en l'aviació, l'aeroespacial, l'automòbil, la fabricació de maquinària, la construcció naval i la indústria química. Altres materials de metalls preciosos, com els materials d'or, tenen les característiques de bona conductivitat, bona conductivitat tèrmica i alta estabilitat, i s'utilitzen principalment en els camps de l'electrònica, indústria química, aeroespacial i altres camps amb requisits especials per als materials.

La quarta categoria: materials ceràmics, que inclouen principalment materials de silicat natural com l'argila i el caolí, i materials sintètics d'alta puresa com els materials ceràmics d'òxid, els materials ceràmics de nitrur, els materials ceràmics de carbur, etc. Perquè la majoria dels materials ceràmics tenen un alt punt de fusió o fins i tot sense punt de fusió, és difícil utilitzar energia externa per a la formació directa. La majoria d'ells s'han de reprocessar després de la formació (assecat, sinteritzat, etc.) per obtenir els productes finals, la qual cosa limita la promoció de materials ceràmics en la indústria de la impressió 3D. Tanmateix, els materials ceràmics tenen els avantatges que no tenen els materials polímers i metàl·lics, com ara una alta duresa, resistència a altes temperatures i propietats físiques i químiques estables, de manera que tenen àmplies perspectives d'aplicació en aeroespacial, electrònica, automoció, energia, biomèdica i altres. indústries.

Classe V: materials biològics, incloent principalment materials metàl·lics biomèdics, materials polímers biomèdics, materials ceràmics biomèdics i materials bioderivats. Entre ells, els materials bioderivats són materials biomèdics formats per teixits biològics naturals especialment tractats, també coneguts com a materials bio regeneratius. L'aplicació de biomaterials a la impressió 3D es pot dividir en dos camps. El primer és l'aplicació de biomaterials en el processament d'aliments, envasos d'aliments i altres camps en funció de les seves característiques de biodegradabilitat, baix punt de fusió, característiques biològiques, protecció del medi ambient, etc. La segona categoria s'utilitza àmpliament en l'àmbit mèdic segons la reproductibilitat, histocompatibilitat i inductibilitat, compliment mecànic i compliment degradació dels biomaterials. L'aplicació de biomaterials en l'àmbit mèdic es pot dividir en tres nivells: fabricació de pròtesis, fabricació d'assemblatge indirecte tridimensional de cèl·lules i fabricació tridimensional directa de cèl·lules.

Classe VI: materials de cautxú, que tenen una varietat de característiques de material elàstic, com ara la duresa Shore A, l'allargament al trencament, la resistència a l'esquinçament i la resistència a la tracció, el que els fa molt adequats per a aplicacions en àrees que requereixen superfícies antilliscants o suaus, com ara el consumidor. electrònica, equips mèdics i interior d'automòbils.

Classe VII: materials de sorra i grava, principalment sorra de quars. En la impressió 3D, segons les seves funcions i característiques tradicionals, els materials de sorra i grava s'utilitzen principalment en edificis per fer alguns materials o estructures de construcció. El baix cost, l'alta eficiència i la protecció del medi ambient són els avantatges dels materials de sorra i grava en el camp de l'arquitectura d'impressió 3D.

La vuitena categoria: material de grafè, que es basa en sp². Els àtoms de carboni connectats híbrids estan estretament empaquetats en un nou material amb una estructura de gelosia bidimensional d'una sola capa. Els materials de grafè tenen excel·lents propietats òptiques, elèctriques i mecàniques, que es poden utilitzar per substituir diversos materials tradicionals i es consideren un material revolucionari en el futur. Amb el desenvolupament de la tecnologia de preparació i aplicació de grafè, els materials de grafè es poden utilitzar en productes i camps més avall. Segons la predicció de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, s'espera que l'any 2024 més o menys, els dispositius de grafè substitueixin els dispositius complementaris de semiconductors d'òxid metàl·lic i s'apliquin en camps de recerca com ara dispositius nanoelectrònics, cèl·lules químiques fotoelèctriques i materials d'avió ultralleuger.

Categoria 9: El material de cel·lulosa, un polisacàrid macromolecular compost per glucosa, és insoluble en aigua i dissolvents orgànics generals. La cel·lulosa és el component principal de la paret cel·lular vegetal. És el polisacàrid més distribuït i abundant a la natura, que representa més del 50 per cent del contingut de carboni del regne vegetal. Els investigadors s'han compromès a desenvolupar mètodes d'impressió 3D amb cel·lulosa i s'han aconseguit alguns avenços. Els materials de cel·lulosa també presenten alguns inconvenients, com ara l'alt cost, la poca escalabilitat i els contaminants generats quan es combinen amb plàstics.

La tecnologia d'impressió 3D es divideix principalment en nivell d'escriptori i nivell industrial. La impressora 3D d'escriptori és l'etapa principal de la tecnologia d'impressió 3D, que pot explicar de manera intuïtiva el principi del procés de la tecnologia d'impressió 3D. Com que les impressores 3D d'escriptori són relativament barates, fàcils de transportar, fàcils d'utilitzar, etc., les seves aplicacions es concentren principalment a la llar, l'oficina i altres llocs. Les impressores 3D industrials es divideixen principalment en màquines de prototipat ràpid i màquines de fabricació directa de productes. La impressora 3D industrial pot satisfer millor els requisits d'alta precisió i producció a curt termini en termes de producció massiva de motlles, peces metàl·liques, etc. Amb l'ajuda de làser o feix d'electrons controlats per ordinador, la impressora 3D industrial pot imprimir complexes i estructures precises que no es poden completar amb el processament mecànic tradicional i eliminen els processos de fabricació innecessaris per aconseguir la plena utilització dels materials.

L'aparició de la tecnologia d'impressió 3D ha reduït la complexitat de la fabricació del producte, ha ampliat l'abast de producció i fabricació, ha escurçat el temps de producció i fabricació, ha millorat l'eficiència de producció, ha millorat l'ús de matèries primeres i ha millorat la precisió de les especificacions del producte. Al mateix temps, la tecnologia d'impressió 3D satisfà les necessitats dels clients de personalització personalitzada i pot desenvolupar productes més diversificats.

La indústria de la impressió 3D de la Xina també té algunes deficiències. A causa de les limitacions del nivell tècnic i del nivell d'equip, les empreses d'impressió 3D a la Xina només poden processar i fabricar peces petites en lots petits, cosa que és difícil de substituir el processament i la fabricació de lots a gran escala i grans. D'altra banda, el problema de l'escassetat de materials d'impressió 3D que ha afectat la Xina no s'ha resolt. La principal font de materials encara depèn de les importacions dels Estats Units, cosa que fa que el petit nombre d'empreses d'impressió 3D de la Xina s'enfronti a una pressió de costos elevada, limitant l'escala i l'abast d'aplicació de la indústria d'impressió 3D de la Xina.

La indústria de la impressió 3D és una indústria molt prometedora. Amb l'augment continu de la població mundial, la demanda d'habitatge continuarà augmentant, la qual cosa comportarà inevitablement la millora de l'alçada de la construcció d'habitatges en el futur. La millora de l'alçada de l'edifici millorarà en gran mesura els requisits de tecnologia de construcció, mà d'obra i estàndards de materials; Al mateix temps, el risc de construcció augmentarà exponencialment. La tecnologia madura d'impressió 3D pot evitar el risc de construir edificis alts manualment, reduir la dificultat de construir edificis alts i millorar l'eficiència de la construcció d'edificis alts. D'altra banda, amb la contínua exploració de l'univers i el continu progrés de la ciència i la tecnologia, és possible establir una base o emigrar a altres planetes en el futur. La tecnologia madura d'impressió 3D es pot utilitzar en les futures activitats de "colonització interestel·lar" per satisfer les necessitats de fabricació dels astronautes a l'espai interestel·lar i també reduir la dificultat de preparar activitats relacionades amb l'interestrella.

L'aplicació de la tecnologia d'impressió 3D no es limita a les que coneixem ara. El valor ocult d'aquesta indústria en el futur encara està per desenvolupar.