Qo'shimcha ishlab chiqarish sifatida ham ma'lum bo'lgan 3D bosib chiqarish, oldindan o'rnatilgan protseduralar va raqamli modellar orqali, chang purkash va boshqa usullardan foydalangan holda qatlam-qatlam bosib chiqarilishi mumkin va natijada yuqori aniqlikdagi uch o'lchamli mahsulotlarni olish mumkin. An'anaviy tekis bosib chiqarish bilan solishtirganda, 3D bosib chiqarish uch o'lchamli uch o'lchamli modellarni taqdim etishi mumkin; oddiy ishlov berish bilan solishtirganda, 3D bosib chiqarish yuqori aniqlik va avtomatlashtirish darajasiga ega. Bu yuqoridagi afzalliklarga asoslanadi, shuning uchun 3D bosib chiqarish texnologiyasi qisqa vaqt ichida tezkor foydalanishni targ'ib qiladi. Albatta, texnologiya, shuningdek, materiallar, asbob-uskunalar, sanoat standartlari kabi engib o'tish uchun ko'plab qiyinchiliklarga duch keladi.3D bosib chiqarish bozori istiqbollari keng, 3D bosib chiqarish texnologiyasi asosida 3D bosib chiqarish texnologiyasini tushunish va ishlatishda va faol ravishda o'rganishda. 3D bosib chiqarish texnologiyasining innovatsion va optimallashtirish strategiyasi ham mashhur tadqiqot mavzusiga aylandi.
1.3D bosib chiqarishning asosiy tamoyillari va texnik xususiyatlari
3D bosib chiqarish sanoat ishlab chiqarish sohasidagi ilg'or texnologiya sifatida qatlamli ishlab chiqarish texnologiyasi, mashinasozlik, CNC texnologiyasi, SAPR, lazer texnologiyasi, teskari muhandislik texnologiyasi, materialshunoslik va boshqalarni o'z ichiga olgan turli texnologiyalarni birlashtiradi. U bevosita , elektron model dizaynini tez, avtomatik va aniq tarzda belgilangan funktsiyaga ega prototipga aylantirish yoki qismlarni bevosita ishlab chiqarish, shu bilan qismlarning prototiplarini ishlab chiqarish va yangi dizayn g'oyalarini tekshirish uchun arzon va samarali usulni ta'minlaydi. 3D bosib chiqarish texnologiyasining asosiy printsipi tomografiyaning teskari jarayonidir. Tomografiya son-sanoqsiz qatlamli bo'laklarga "kesilgan" narsadir, 3D bosib chiqarish uzluksiz jismoniy qatlam superpozitsiyasi orqali, uch o'lchamli qattiq texnologiyani yaratish uchun materialni qatlamga ko'paytirish orqali amalga oshiriladi, shuning uchun 3D bosib chiqarish texnologiyasi "qo'shimcha ishlab chiqarish texnologiyasi" sifatida ham tanilgan.
An'anaviy bosib chiqarish texnologiyasi va ishlab chiqarish jarayoni bilan solishtirganda, 3D bosib chiqarishning xususiyatlari quyidagi jihatlarda jamlangan: birinchidan, qayta-qayta kesish, silliqlash, mahsulotni ishlab chiqarish jarayonini soddalashtirish, mahsulotni qisqartirish kerak bo'lmasdan bosib chiqarishni bir martalik yakunlash. ishlab chiqarish tsikli. Texniklar mahsulotning uch o'lchovli koordinatalari va strukturaviy xususiyatlarini oldindan olishlari kerak, so'ngra uch o'lchovli modellarni yaratish uchun kompyuterda maxsus dasturiy ta'minotdan foydalanishlari va nihoyat, mahsulotlarni bosib chiqarish va ishlab chiqarishni yakunlash uchun kompyuter tomonidan boshqariladigan 3D printerlar tomonidan foydalanishlari kerak. , haqiqatan ham "nima ko'rsangiz, o'sha olasiz" ni anglash. Ikkinchidan, xarajat, ayniqsa, ommaviy ishlab chiqarishda, an'anaviy qayta ishlash va ishlab chiqarish bilan solishtirganda ancha muhim iqtisodiy afzalliklarga ega. Ishlab chiqarish rejimi nuqtai nazaridan, 3D bosib chiqarish texnologiyasi faqat mahsulotning uch o'lchovli koordinatalarini olishi va mahsulotning uch o'lchovli modelini loyihalashi mumkin, qolgan ish avtomatik ravishda uskuna tomonidan amalga oshiriladi, faqat bir kishi bajarilishi mumkin, mehnat va vaqt xarajatlari past. Nihoyat, mahsulotning aniqlik darajasi yuqori, ayniqsa nozik qismlarni ishlab chiqarishda, 3D bosib chiqarish orqali olingan mahsulotlarning aniqligi 0.01 mm darajasiga yetishi va 32-bit rangini qo'llab-quvvatlashi mumkin. chop etish.
Uskunalar, materiallar va texnologiya 3D bosib chiqarishning uchta asosiy elementidir. Uskunalar nuqtai nazaridan, u asosan 3D printerlar, 3D skanerlar, 3D lazerli o'ymakorlar, lazer izdoshlari va boshqalarni o'z ichiga oladi; materiallar nuqtai nazaridan, tez-tez ishlatiladigan materiallarga fotosensitiv qatronlar, plastmassa kukunlari, suyak kukunlari, PLA va boshqalar kiradi; texnologiya nuqtai nazaridan, u 3DP texnologiyasi, FDM eritilgan cho'kma qoliplash (FDM) texnologiyasi va SLA lazer nurini davolash texnologiyasi kabi turli xil asosiy texnologiyalarni o'z ichiga oladi. Ushbu texnologiyalarning ishlash usullari, asosiy tamoyillari va qo'llash afzalliklari quyidagilardan ancha farq qiladi.
2. 3DP bosib chiqarish texnologiyasi
Uch o'lchovli bosib chiqarish (3DP) texnologiyasi bu bosqichda 3D bosib chiqarishning eng ko'p qo'llaniladigan usuli hisoblanadi. Amaldagi uskuna standart inkjet printer bo'lib, u keramik kukun, plastmassa kukuni va suyak kukuni kabi turli xil chang bosib chiqarish materiallariga moslashtirilishi mumkin. Oldindan dasturlash va modellashtirishdan so'ng, kompyuter buyruqlari nazorati ostida kukun qatlami yotqiziladi, so'ngra ko'krak qafasi orqali yopishtiruvchi purkash uchun belgilangan maydonga o'tkaziladi, shunda kukunli materiallar bir-biriga bog'lanadi. Bosib chiqarishning birinchi qatlami tugagandan so'ng, siz mahsulotning prototipini olishingiz mumkin, so'ngra yuqoridagi amallarni takrorlashni davom ettirasiz, ko'plab yotqizilgan kukun, püskürtme, yopishtirish va nihoyat kerakli mahsulotni olishingiz mumkin. Rangli mahsulotlarni chop etishingiz kerak bo'lsa, tegishli rang biriktirgichni tanlashingiz mumkin.
SLA fotosensitiv smoladan, ma'lum to'lqin uzunlikdagi (x=325nm) va intensivlikdagi (w=30mw) ultrabinafsha nurlar nurlanishi ostida tezda fotopolimerlanish reaktsiyasiga kirishishi mumkin bo'lgan suyuq materialdan, molekulyar materialning og'irligi keskin ortadi va material suyuqlikdan qattiq holatga aylanadi. Suyuqlik idishi birinchi navbatda suyuq fotosensitiv qatronlar, geliy-kadmiy lazer yoki kompyuterda ultrabinafsha lazer nurlari tomonidan chiqariladigan argon ion lazeri bilan to'ldiriladi, bu esa suyuq fotosensitiv qatronlar sirtini skanerlashda kesma ma'lumotlarning qatlamlanishiga ko'ra ishlov beriladi. qatron qatlamining skanerlash maydonini ish qismining yupqa qatlami hosil bo'lishidan polimerizatsiya va shifo hosil qilish uchun chiziq bo'ylab va nuqtadan nuqtaga aylantiradi. Qatlam quriganidan so'ng, stol bir qatlam qalinligidan pastga siljiydi va 3D qattiq model olinmaguncha, avval qattiqlashtirilgan qatron yuzasiga yangi suyuq qatron qatlami qo'llaniladi.
SLS jarayonida ishlatiladigan uskunalar lazerlarni, skanerlash oynalarini va tekislash roliklarini o'z ichiga oladi. Texnik jarayon quyidagicha: birinchi navbatda, fotosensitiv qatron, kerosin kukuni, plastmassa kukuniga ustunlik berib, ish stoliga mos qalinlikdagi kukunli material qatlamini qo'ying, odatda keramika kukuni, metall kukunidan foydalanmang. Keyin dasturni oldindan o'rnating, modelni o'qing, kompyuterni boshqarish bo'yicha ko'rsatmalarda lazer lazer nurini yuboradi va skanerlash oynasi orqali stol ustidagi kukunli materialning nurlanishi. Lazer juda yuqori energiyaga ega bo'lganligi sababli, u kukunli materialni sinterlaydi, avval mahsulotning tashqi konturini hosil qiladi, so'ngra changni, sinterlash kukunini tashqaridan ichkariga qo'yishni davom ettiradi va ko'p marta yotqizilganidan keyin ko'p marta sinterlash, kerakli mahsulotning yakuniy shakllanishi. Yuqoridagi 3D bosib chiqarish usullari bilan solishtirganda, SLS asosidagi selektiv lazer sinterlash texnologiyasi jarayoni nisbatan sodda va mahsulot ishlab chiqarish tezligi tezroq. Biroq, bu texnologiyaning kamchiliklari ham bor, masalan, tanlab bosma materiallar, metall kukunlari, sinterlash jarayonida keramika kukunlari ko'proq energiya iste'mol qilishi kerak, bu esa xarajatlarning oshishiga olib keladi, shuning uchun asosiy moddiy mahsulotlar sifatida metall, keramika uchun u emas. Ushbu texnologiyani tanlash maqsadga muvofiqdir.
Ushbu texnologiya yuqorida tavsiflangan SLA stereo yassi bosib chiqarish texnologiyasiga o'xshashliklarga ega, asosiy farqi DLP (Digital Light Processor) dan foydalanishdir. Suyuq fotopolimerni tayyorlagandan so'ng, to'g'ridan-to'g'ri material ustida yuqori aniqlikdagi raqamli yorug'lik protsessori o'rnatiladi va texnik uskunani moslashtiradi, yorug'lik nurini (0.0) koordinatasiga o'tkazadi va kompyuter ko'rsatmalari nazorati ostida nurlanishni yakunlaydi, shuning uchun suyuq material asta-sekin davolanadi. Yorug'lik bilan ishlov berish jarayoni ham qatlam bilan qatlamlanadi, ammo qotib qolish tezligi tezroq va mahsulotni kalıplama aniqligi yuqoriroq. Bundan tashqari, u boshqa 3D bosib chiqarish texnologiyalaridan sirt silliqligi bo'yicha afzalliklarga ega. Shu bilan birga, suyuq fotopolimerning yuqori tozaligi kabi kamchiliklar mavjud bo'lib, ular aralashmalar bilan aralashtirilgan bo'lsa, yakuniy mahsulotning ishlashiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.
LOM jarayoni qog'oz yoki plastmassa plyonka kabi nozik bir varaqdan foydalanadi. Plitaning yuzasi avval issiq eritma yopishtiruvchi bilan qoplangan. Qayta ishlash jarayonida issiq press rolikli varaqni quyida hosil bo'lgan ish qismi bilan bog'lash uchun issiq presslaydi; CO2 lazeri qismning kesma konturini va ish qismining tashqi ramkasini yangi yopishtirilgan qatlamda kesish va kesma konturi orasidagi ortiqcha maydonda yuqori va pastki tekislangan panjaralarni kesish uchun ishlatiladi. va tashqi ramka; lazerli kesishlar tugallangandan so'ng, hosil bo'lgan ishlov beriladigan qism uni chiziqli varaqdan (material kamaridan) ajratish uchun ish stoli tomonidan tushiriladi; material ta'minoti mexanizmi, yakuniy mahsulot salbiy ko'rsatkichlarga ega bo'lmasligi uchun material kamarini harakatlantirish uchun qabul qilish o'qini va material ta'minot o'qini aylantiradi. Oziqlantirish mexanizmi qabul qilish o'qini va oziqlantirish o'qini aylantiradi, material kamarini harakatga keltiradi, shuning uchun yangi qatlam ishlov berish maydoniga o'tadi; ish stoli ishlov berish tekisligiga ko'tariladi; issiq bosim rulosi issiq bosim, ishlov beriladigan qismning qatlamlari soni bir qatlamga, balandligi esa bitta material qalinligiga oshadi; va keyin yangi qatlamda kesma konturini kesadi. Bu qismning barcha qismlari yopishtirilguncha va kesilmaguncha takrorlanadi, natijada qatlamlarda ishlab chiqarilgan qattiq qism.
PCM - 2013-yilda Tsinghua universiteti tomonidan ishlab chiqilgan yangi 3D bosib chiqarish texnologiyasi. Ishlash jarayoni quyidagicha: birinchi navbatda, qismning SAPR modeli kompyuterda chiziladi, so'ngra model parametrlari STL fayllari ko'rinishida saqlanadi. . SAPR modeli qism modeliga muvofiq quyma modeliga aylantiriladi. Yuqoridan pastgacha qatlamlar, skanerlash uskunasidan foydalanish, qatlamni skanerlash, uch o'lchamli koordinatalarni skanerlash modelini tugatgandan so'ng, so'ngra qumning pastki qismidan tepaga, yopishtirishdan boshlanadi. Quyma jarayonida ikkita nozul ishlatilgan, biri bog'lovchini, ikkinchisi esa katalizatorni quyish uchun. Ikki material bir vaqtning o'zida püskürtülür va kontaktda kuchli material qatlamini hosil qiluvchi kolloid reaktsiya paydo bo'ladi. Birinchi qatlamni to'ldirgandan so'ng, ikkinchi va uchinchi qatlamlar yakuniy mahsulot olinmaguncha ketma-ketlikda amalga oshiriladi.
3. 3D bosib chiqarish texnologiyasini qo'llash sohalari va cheklovlari
1986 yilda birinchi tijorat 3D printeri paydo bo'lganidan beri 3D bosib chiqarish texnologiyasi faqat 30 yildan ortiq vaqt davomida ishlab chiqilgan, ammo u qurilish, tibbiyot va aviatsiya kabi ko'plab sohalarda keng qo'llanilgan. Qurilish sanoatida 3D bosib chiqarish texnologiyasi BIM texnologiyasi bilan birlashtirilib, binoning 3D modelini kompyuterda qurish va keyin uni chop etish imkonini beradi. 3D uch o'lchovli bino modellari orqali binoni ko'rsatish, qurilish ma'lumotnomasi va boshqalarda texnik yordam ko'rsatiladi. Tibbiyot sanoatida 3D bosib chiqarish texnologiyasi simulyatsiya qilingan sun'iy suyaklarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va ideal klinik qo'llaniladi. Bundan tashqari, shifokorlar 3D bosib chiqarish texnologiyasidan patologik modellarni ishlab chiqarish, taqlid qilingan vaziyatlarda jarrohlik ko'rinishlarini ko'rish, jarrohlik dasturlarini loyihalash va jarrohlik muvaffaqiyat darajasini oshirish uchun ham foydalanishlari mumkin. Aerokosmik sohada 3D bosib chiqarishdan foydalanish dizayn standartlari va foydalanish talablariga javob beradigan yuqori aniqlikdagi qismlarni ishlab chiqarishi mumkin, masalan, dvigatel turbinasi pichoqlari, o'rnatilgan yonilg'i nozullari va boshqalar, bu ham kosmik kemalarning umumiy ish faoliyatini yaxshilashga ijobiy hissa qo'shadi. Bundan tashqari, sanoat ishlab chiqarishda qarshi qoliplarini ishlab chiqarish, shuningdek, shaxsiylashtirilgan iste'mol tovarlarini ishlab chiqarish va boshqalar, 3D bosib chiqarish texnologiyasining etukligi va foydalanish narxini pasaytirish bilan birin-ketin rag'batlantirildi. .
Jarayonni targ'ib qilish va ishlatishda 3D bosib chiqarish texnologiyasi nafaqat dasturning kuchli afzalliklarini ta'kidlaydi, balki ko'proq cheklovlarga ham duch keladi. Texnik shart-sharoitlarning hozirgi bosqichi nuqtai nazaridan, 3D bosib chiqarishni rivojlantirish va targ'ib qilishni cheklovchi omillar asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi: Birinchidan, material. Yuqoridagi tahlillar orqali hozirgi 3D bosib chiqarish materiallari asosan fotosensitiv qatronlar, keramika, kerosin va boshqalar ekanligini ko'rish mumkin. Qo'llash sohasining kengayishi sharoitida cheklangan miqdordagi materiallar ba'zi rivojlanayotgan sohalardagi talablarga javob bera olmaydi. Misol uchun, 3D bosib chiqarish uchun metall va qotishma materiallardan foydalanish mumkin emas, bu uning qo'llanilishiga cheklovlar qo'yadi. Bundan tashqari, materialning narxi nisbatan qimmat, ommaviy chop etishda yuqori narx ham cheklovchi omil hisoblanadi. Ikkinchidan, jihozlar nuqtai nazaridan, agar 3D bosib chiqarish texnologiyasi to'liq tijoratlashtirilsa, jihozlar narxini pasaytirish kerak. Ushbu bosqichda oddiy 3D printerning narxi taxminan 5,{7}} yuanni tashkil qiladi va agar aniqlik uchun yuqori talablar mavjud bo'lsa, uskunaning narxi 10,000 dan bir necha o'n minglargacha o'zgaradi. . Bu oddiy foydalanuvchilar uchun hali ham yuqori iste'mol bo'lib, 3D bosib chiqarishning to'liq mashhurligiga to'sqinlik qiladi.
4.3D bosib chiqarish texnologiyasi rivojlanish tendentsiyasi
3D bosib chiqarish texnologiyasi kengayib borayotgan bozor miqyosi sharoitida rivojlanishning keng istiqbollariga ega, 3D bosib chiqarishni standartlashtirish va sanoatlashtirishni rivojlantirish uchun yuqori darajadagi dizayn va sanoat standartlarini mustahkamlash zarur. Tegishli davlat idoralari yoki sanoatning vakolatli organi tomonidan imkon qadar tezroq standartlarning yagona tizimini, shu jumladan moddiy ishlab chiqarish standartlarini, asbob-uskunalarni tadqiq qilish va ishlab chiqish standartlarini, texnologiyani baholash standartlarini tayyorlash va joriy etish. Kuchli kafolatni ta'minlash uchun mukammal standart tizim bilan 3D bosib chiqarish texnologiyasini ishlab chiqish. Masalan, so'nggi yillarda ko'plab tadqiqot bo'linmalari nanomateriallar, polimer kompozitlari va funktsional gradient materiallarida chuqur izlanishlar olib bordi. Yagona standart joriy etilgandan so'ng, har xil turdagi materiallarning parametrlari va standartlari tartibga solinadi va 3D bosma materiallarni sotib olayotganda, biz ularning standart spetsifikatsiyalarga mos kelishini tekshirib ko'ramiz, shuning uchun past-pastlikka chek qo'yamiz. sifatli, "dacha" materiallari va bosma mahsulotlarning ishlashi va sifatini ta'minlash.
Hozirgi vaqtda 3D bosib chiqarish texnologiyasi qo'llanilganda mahsulotni loyihalash va parametrlarni qayta ishlash bo'yicha yuqori darajadagi ixtisoslikni talab qiladi. Xodimlarning yukini oshirishdan tashqari, bu kirishning yuqori chegarasi muammosini ham keltirib chiqaradi. Shu sababli, AI texnologiyasi va katta ma'lumotlar texnologiyasining rivojlanishi bilan 3D bosib chiqarish texnologiyasining kelajagi aql va soddalik yo'nalishida rivojlanib, foydalanuvchilarga yanada yaxshi tajriba taqdim etadi. Muayyan rivojlanish yo'li ikkita jihatni o'z ichiga oladi: biri apparat, ya'ni 3D bosib chiqarish uskunasi. Uskunaning narxini yanada pasaytirishdan tashqari, u butun 3D bosib chiqarish jarayonini ko'rsatish uchun vizualizatsiya funktsiyalari kabi ko'proq insonparvarlik funktsiyalarini ta'minlashi kerak, foydalanuvchilar bosib chiqarish parametrlarini istalgan vaqtda real vaqt ekraniga ko'ra sozlashi mumkin. kerakli bosma mahsulotlarni olish uchun qulay; ikkinchisi, ko'proq turdagi bosib chiqarish ehtiyojlarini qo'llab-quvvatlash uchun dizayn dasturlari, bosib chiqarishni boshqarish dasturlari va boshqa funktsional dasturlarni ta'minlovchi dasturiy ta'minot.
Chop etish uskunalari va bosma materiallar 3D bosib chiqarish texnologiyasini qo'llash va rivojlantirishning kalitidir. Ko'p turdagi materiallarning 3D bosib chiqarish ehtiyojlariga mos keladigan ilmiy-tadqiqot va ishlanmalar, shuningdek, ushbu texnologiya innovatsiyasini rivojlantirishning keyingi bosqichiga aylanadi. Ko'proq ishlatiladigan fotosensitiv qatronlar materiallariga qo'shimcha ravishda, kerosin kukuni materiallari, qoplama qum kukunlari materiallari, metall kukunli materiallar, shuningdek eritilgan simli materiallar, yog'och-plastmassa kompozit materiallar va boshqalar kabi polimer kukunlari bo'lishi kutilmoqda. 3D bosib chiqarishda targ'ib qilinadi. Ko'proq qo'llab-quvvatlovchi materiallarni taqdim etishdan tashqari, materialning ishlashi, mustahkamligi va maxsus atrof-muhitga moslashuvi ham sezilarli darajada yaxshilanadi, shuning uchun 3D bosib chiqarish mahsulotlari turli sohalarda va muhitda aniq amaliy afzalliklarni o'ynash uchun ishlatilishi mumkin.
5. Xulosa
So'nggi yillarda 3D bosib chiqarish texnologiyasi ko'plab sohalarda kuchli qo'llash afzalliklarini ko'rsatdi va 3D bosib chiqarish texnologiyasiga asoslangan ko'plab nozik qismlar va mahsulotlar sanoatning rivojlanishi va innovatsiyalarini rag'batlantirishda ijobiy ta'sir ko'rsatdi. Shuni ta'kidlash kerakki, 3D bosib chiqarish texnologiyasini qo'llash ko'lamining kengayishi bilan u ham, ayniqsa, materiallar va jihozlar bo'yicha ba'zi qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Kelajakda biz qo'llab-quvvatlovchi texnologiyalarni tadqiq qilish va rivojlantirishga e'tibor qaratishimiz, ko'proq muqobil bosma materiallar bilan ta'minlash, shuningdek, bosma uskunalarning narxini pasaytirish, bosib chiqarish operatsiyalarining insoniy va aqlli darajasini oshirish, texnik yordam ko'rsatish uchun. ijtimoiy va iqtisodiy rivojlanish.
