Gellir argraffu argraffu 3D, a elwir hefyd yn weithgynhyrchu ychwanegion, fesul haen trwy weithdrefnau rhagosodedig a modelau digidol, gan ddefnyddio chwistrellu powdr a dulliau eraill, ac yn y pen draw yn cael cynhyrchion tri dimensiwn manwl uchel. O'i gymharu ag argraffu fflat confensiynol, gall argraffu 3D ddarparu modelau tri dimensiwn tri dimensiwn; o'i gymharu â phrosesu cyffredin, mae gan argraffu 3D lefel uwch o gywirdeb ac awtomeiddio. Mae'n seiliedig ar y manteision uchod, fel bod y dechnoleg argraffu 3D mewn cyfnod byr o amser i hyrwyddo'r defnydd o gyflym. Wrth gwrs, mae'r dechnoleg hefyd yn wynebu llawer o heriau i'w goresgyn, megis deunydd, offer, safonau diwydiant.3D rhagolygon farchnad argraffu yn eang, yn y ddealltwriaeth a'r defnydd o dechnoleg argraffu 3D, yn seiliedig ar sail technoleg argraffu 3D, ac yn mynd ati i archwilio strategaeth arloesi a optimeiddio technoleg argraffu 3D, hefyd wedi dod yn bwnc ymchwil poblogaidd.
1.3D Argraffu Egwyddorion Sylfaenol a Nodweddion Technegol
Mae argraffu 3D, fel technoleg flaengar ym maes gweithgynhyrchu diwydiannol, yn cyfuno amrywiaeth o dechnolegau, gan gynnwys technoleg gweithgynhyrchu haenog, peirianneg fecanyddol, technoleg CNC, CAD, technoleg laser, technoleg peirianneg gwrthdro, gwyddoniaeth deunyddiau, ac ati Gall yn uniongyrchol , yn gyflym, yn awtomatig ac yn gywir trawsnewid dyluniad model electronig yn brototeip gyda swyddogaeth sefydlog neu weithgynhyrchu rhannau'n uniongyrchol, gan ddarparu dull cost isel ac effeithlon ar gyfer cynhyrchu prototeipiau o rannau a gwirio syniadau dylunio newydd. Egwyddor sylfaenol technoleg argraffu 3D yw'r broses wrthdro o tomograffeg. Mae tomograffeg yn rhywbeth "torri" yn dafelli pentyrru di-rif, mae argraffu 3D trwy'r arosodiad haen corfforol parhaus, haen wrth haen i gynyddu'r deunydd i gynhyrchu technoleg solet tri dimensiwn, felly mae technoleg gweithgynhyrchu argraffu 3D hefyd yn cael ei adnabod fel "technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion.
O'i gymharu â'r dechnoleg argraffu draddodiadol a'r broses weithgynhyrchu, mae nodweddion argraffu 3D wedi'u crynhoi yn yr agweddau canlynol: yn gyntaf, cwblhau'r argraffu un-amser, heb yr angen am dorri dro ar ôl tro, malu, symleiddio'r broses gynhyrchu cynnyrch, byrhau'r cylch cynhyrchu. Mae angen i dechnegwyr gael cyfesurynnau tri dimensiwn a nodweddion strwythurol y cynnyrch ymlaen llaw, ac yna defnyddio meddalwedd penodol ar y cyfrifiadur i gynhyrchu modelau tri dimensiwn, ac yn olaf gan yr argraffwyr 3D a reolir gan gyfrifiadur i gwblhau'r argraffu a gweithgynhyrchu cynhyrchion. , gan sylweddoli'n wirioneddol y "yr hyn a welwch yw'r hyn a gewch". Yn ail, mae'r gost yn is, yn enwedig mewn cynhyrchu màs, o'i gymharu â phrosesu a gweithgynhyrchu traddodiadol, mae ganddo fanteision cost mwy sylweddol. O safbwynt y dull cynhyrchu, dim ond angen i dechnoleg argraffu 3D gael cyfesurynnau tri dimensiwn y cynnyrch a dylunio model tri dimensiwn o'r cynnyrch, mae gweddill y gwaith yn cael ei wneud yn awtomatig gan yr offer, dim ond un person y gellir ei gwblhau, mae cost llafur a chostau amser yn isel. Yn olaf, mae lefel cywirdeb y cynnyrch yn uwch, yn enwedig wrth weithgynhyrchu rhannau manwl gywir, gall cywirdeb y cynhyrchion a geir trwy argraffu 3D gyrraedd lefel 0.01mm, a chefnogaeth ar gyfer lliw bit 32- argraffu.
Offer, deunyddiau a thechnoleg yw tair elfen graidd argraffu 3D. O ran offer, mae'n bennaf yn cynnwys argraffwyr 3D, sganwyr 3D, ysgythrwyr laser 3D, tracwyr laser, ac ati; o ran deunyddiau, mae deunyddiau a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys resin ffotosensitif, powdr plastig, powdr esgyrn, PLA, ac ati; o ran technoleg, mae'n cynnwys amrywiaeth o dechnolegau allweddol, megis technoleg 3DP, technoleg mowldio dyddodiad ymdoddedig (FDM), a thechnoleg halltu golau laser CLG. Mae dulliau gweithredu, egwyddorion sylfaenol a manteision cymhwyso'r technolegau hyn yn dra gwahanol, fel a ganlyn.
2. Technoleg Argraffu 3DP
Technoleg argraffu tri dimensiwn (3DP) yw'r dull a ddefnyddir amlaf o argraffu 3D ar hyn o bryd. Mae'r offer a ddefnyddir yn argraffydd inkjet safonol, y gellir ei addasu i amrywiaeth o ddeunyddiau argraffu powdr, megis powdr ceramig, powdr plastig a phowdr esgyrn. Ar ôl rhag-raglennu a modelu, gosodir haen o bowdr o dan reolaeth gorchmynion cyfrifiadurol, ac yna symudir y ffroenell i chwistrellu gludiog trwy'r ffroenell i'r ardal ddiffiniedig, fel bod y deunyddiau powdr yn cael eu bondio gyda'i gilydd. Ar ôl cwblhau'r haen gyntaf o argraffu, gallwch gael y prototeip o'r cynnyrch, ac yna parhau i ailadrodd y camau uchod, ar ôl llawer o bowdr dodwy, chwistrellu, bondio, ac yn olaf yn cael y cynnyrch a ddymunir. Os oes angen i chi argraffu cynhyrchion lliw, gallwch ddewis y rhwymwr lliw priodol.
Mae SLA wedi'i wneud o resin ffotosensitif, deunydd hylif a all, o dan arbelydru golau UV o donfedd benodol (x=325nm) a dwyster (w=30mw) gael adwaith ffotopolymereiddio yn gyflym, sef y moleciwlaidd mae pwysau'r deunydd yn cynyddu'n ddramatig, ac mae'r deunydd yn cael ei drawsnewid o hylif i gyflwr solet. Yn gyntaf bydd tanc hylif yn cael ei lenwi â resin ffotosensitif hylifol, laser heliwm-cadmiwm neu laser ïon argon a allyrrir gan y pelydr laser UV yn y cyfrifiadur o dan drin y darn gwaith yn ôl haenu data trawsdoriadol yn y sganio arwyneb resin ffotosensitif hylif. fesul llinell a phwynt wrth bwynt, sy'n gwneud ardal sganio'r haen resin i gynhyrchu polymeriad a halltu o ffurfio haen denau o'r darn gwaith. Unwaith y bydd haen wedi'i halltu, mae'r bwrdd yn cael ei symud i lawr un haen o drwch a gosodir haen newydd o resin hylif ar yr wyneb resin wedi'i halltu'n flaenorol nes bod model solet 3D yn cael ei sicrhau.
Mae'r offer a ddefnyddir yn y broses SLS yn cynnwys laserau, drychau sganio a rholeri lefelu. Mae'r broses dechnegol fel a ganlyn: yn gyntaf oll, gosodwch haen o drwch addas o ddeunydd powdr ar y bwrdd gwaith, gan roi blaenoriaeth i resin ffotosensitif, powdr paraffin, powdr plastig, yn gyffredinol peidiwch â defnyddio powdr ceramig, powdr metel. Yna rhagosodwch y rhaglen, darllenwch y model, yn y cyfarwyddiadau rheoli cyfrifiadurol, bydd y laser yn anfon pelydr laser, a thrwy arbelydru drych sganio'r deunydd powdr ar y bwrdd. Gan fod gan y laser egni uchel iawn, bydd yn sinter y deunydd powdwr, gan ffurfio cyfuchlin allanol y cynnyrch yn gyntaf, ac yna'n parhau i osod powdr, sintering powdr o'r tu allan i'r tu mewn, ac ar ôl sawl gwaith o osod powdr, lawer gwaith o sintering, ffurfio terfynol y cynnyrch a ddymunir. O'i gymharu â'r dulliau argraffu 3D uchod, mae'r broses dechnoleg sintro laser dethol sy'n seiliedig ar SLS yn gymharol syml, ac mae'r cyflymder cynhyrchu cynnyrch yn gyflymach. Fodd bynnag, mae gan y dechnoleg hon hefyd ddiffygion, megis deunyddiau argraffu dethol, powdr metel, mae angen i bowdr ceramig yn y broses sintro ddefnyddio mwy o ynni, a fydd yn arwain at gynnydd mewn costau, felly ar gyfer metel, cerameg fel y prif gynhyrchion deunydd, nid yw'n priodol i ddewis y dechnoleg hon.
Mae gan y dechnoleg hon rywfaint o debygrwydd i'r dechnoleg argraffu gwely fflat stereo CLG a ddisgrifir uchod, a'r prif wahaniaeth yw'r defnydd o DLP (Prosesydd Golau Digidol). Ar ôl paratoi'r ffotopolymer hylif, sefydlir prosesydd golau digidol manwl uchel yn union uwchben y deunydd, ac mae'r technegydd yn addasu'r offer, yn symud y pelydr golau i'r cyfesuryn (0.0), a yn cwblhau'r arbelydru o dan reolaeth y cyfarwyddiadau cyfrifiadurol, fel bod y deunydd hylif yn cael ei wella'n raddol. Mae'r broses halltu ysgafn hefyd yn halltu fesul haen, ond mae'r cyflymder halltu yn gyflymach ac mae cywirdeb mowldio cynnyrch yn uwch. Yn ogystal, mae ganddo fantais dros dechnolegau argraffu 3D eraill o ran llyfnder arwyneb. Fodd bynnag, mae diffygion, megis purdeb uchel y ffotopolymer hylif, a all effeithio'n negyddol ar berfformiad y cynnyrch terfynol os caiff ei gymysgu ag amhureddau.
Mae'r broses LOM yn defnyddio dalen denau o ddeunydd, fel papur neu ffilm blastig. Mae wyneb y ddalen wedi'i gorchuddio'n flaenorol â gludydd toddi poeth. Yn ystod prosesu, mae'r rholer gwasgu poeth yn pwyso'r ddalen i'w bondio â'r darn gwaith ffurfiedig isod; defnyddir y laser CO2 i dorri allan cyfuchlin trawstoriad y rhan a ffrâm allanol y darn gwaith ar yr haen newydd wedi'i bondio, ac i dorri allan y gridiau aliniad uchaf a gwaelod yn yr ardal segur rhwng y gyfuchlin trawstoriad a'r ffrâm allanol; ar ôl i'r toriadau laser gael eu cwblhau, mae'r darn gwaith a ffurfiwyd yn cael ei ostwng gan y bwrdd gwaith i'w wahanu oddi wrth y daflen stribed (y gwregys deunydd); mae'r mecanwaith cyflenwi deunydd yn cylchdroi'r echelin cymryd a'r echel cyflenwad deunydd i symud y gwregys deunydd fel na fydd gan y cynnyrch terfynol berfformiad negyddol. Mae'r mecanwaith bwydo yn cylchdroi'r echelin cymryd a'r echel bwydo, gan yrru'r gwregys deunydd i symud, fel bod yr haen newydd yn symud i'r ardal brosesu; mae'r bwrdd gwaith yn codi i'r awyren brosesu; y pwysau rholer pwysau poeth poeth, mae nifer yr haenau y workpiece yn cynyddu gan un haen, ac mae'r uchder yn cynyddu gan un trwch deunydd; ac yna'n torri'r gyfuchlin trawsdoriad ar yr haen newydd. Mae hyn yn cael ei ailadrodd nes bod pob rhan o'r rhan wedi'i bondio a'i dorri, gan arwain at ran solet a weithgynhyrchir mewn haenau.
Mae PCM yn dechnoleg argraffu 3D newydd a ddatblygwyd gan Brifysgol Tsinghua yn 2013. Mae'r broses weithredu fel a ganlyn: yn gyntaf, mae model CAD y rhan yn cael ei dynnu yn y cyfrifiadur, ac yna mae paramedrau'r model yn cael eu cadw ar ffurf ffeiliau STL . Mae'r model CAD yn cael ei drawsnewid yn fodel castio yn ôl y model rhan. Haenau o'r brig i'r gwaelod, y defnydd o offer sganio, sganio haen wrth haen, ar ôl cwblhau'r model sganio o'r cyfesurynnau tri dimensiwn, ac yna'n dechrau o'r gwaelod i ben y tywod, bondio. Defnyddiwyd dwy ffroenell yn y broses castio, un i chwistrellu'r rhwymwr a'r llall i chwistrellu'r catalydd. Mae'r ddau ddeunydd yn cael eu chwistrellu ar yr un pryd, ac ar ôl dod i gysylltiad, mae adwaith colloidal yn digwydd, gan ffurfio haen gref o ddeunydd. Ar ôl cwblhau'r haen gyntaf, cynhelir yr ail a'r trydydd haen yn eu trefn hyd nes y ceir y cynnyrch terfynol.
3. Meysydd cais a chyfyngiadau technoleg argraffu 3D
Ers ymddangosiad yr argraffydd 3D masnachol cyntaf ym 1986, dim ond ers mwy na 30 mlynedd y datblygwyd technoleg argraffu 3D, ond fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn llawer o feysydd megis adeiladu, meddygaeth a hedfan. Yn y diwydiant adeiladu, mae technoleg argraffu 3D yn cael ei chyfuno â thechnoleg BIM i adeiladu model 3D o adeilad mewn cyfrifiadur ac yna ei argraffu. Trwy fodelau adeiladu tri dimensiwn 3D, darperir cefnogaeth dechnegol mewn arddangosiad adeiladu, cyfeirnod adeiladu, ac ati Yn y diwydiant meddygol, defnyddir technoleg argraffu 3D i gynhyrchu esgyrn artiffisial efelychiedig, gyda chymhwysiad clinigol delfrydol. Yn ogystal, gall meddygon hefyd ddefnyddio technoleg argraffu 3D i gynhyrchu modelau patholegol, rhagolygon llawfeddygol mewn sefyllfaoedd efelychiedig, dylunio rhaglenni llawfeddygol, a gwella cyfradd llwyddiant llawdriniaeth. Yn y maes awyrofod, gall y defnydd o argraffu 3D gynhyrchu rhannau manwl uchel sy'n bodloni'r safonau dylunio a gofynion defnyddio, megis llafnau tyrbinau injan, nozzles tanwydd integredig, ac ati, sydd hefyd yn cyfrannu'n gadarnhaol at wella perfformiad cyffredinol llong ofod. Yn ogystal, megis gweithgynhyrchu mowldiau chwistrellu mewn gweithgynhyrchu diwydiannol, yn ogystal â gweithgynhyrchu nwyddau defnyddwyr personol, ac ati, gydag aeddfedrwydd technoleg argraffu 3D a lleihau cost defnydd, hefyd wedi'i hyrwyddo un ar ôl y llall .
Mae technoleg argraffu 3D wrth hyrwyddo a defnyddio'r broses, nid yn unig yn tynnu sylw at fanteision cryf y cais, ond hefyd yn wynebu mwy o gyfyngiadau. O safbwynt y cam presennol o amodau technegol, mae'r ffactorau sy'n cyfyngu ar ddatblygiad a hyrwyddo argraffu 3D yn bennaf yn cynnwys y canlynol: Yn gyntaf, y deunydd. Trwy'r dadansoddiad uchod, gellir gweld bod y deunyddiau argraffu 3D presennol yn bennaf yn resin ffotosensitif, cerameg, paraffin ac yn y blaen. Yng nghyd-destun ehangu maes y cais, mae'n amlwg na all y nifer gyfyngedig o ddeunyddiau fodloni'r gofynion mewn rhai meysydd sy'n dod i'r amlwg. Er enghraifft, mae'n amhosibl defnyddio deunyddiau metel ac aloi ar gyfer argraffu 3D, sy'n gosod cyfyngiadau ar ei gais. Yn ogystal, mae'r pris deunydd yn gymharol ddrud, yn y swp argraffu, mae'r gost uchel hefyd yn ffactor cyfyngol. Yn ail, o ran offer, rhaid gostwng pris offer os yw technoleg argraffu 3D i gael ei masnacheiddio'n llawn. Ar y cam hwn, mae pris argraffydd 3D cyffredin tua 5,000 yuan, ac os oes gofynion uwch ar gyfer manwl gywirdeb, mae pris yr offer yn amrywio o 10,000 i sawl degau o filoedd . Mae hyn yn dal i fod yn ddefnydd uchel i ddefnyddwyr cyffredin, sy'n rhwystro poblogrwydd llawn argraffu 3D.
Tuedd datblygu technoleg argraffu 4.3D
Mae gan dechnoleg argraffu 3D ragolygon eang ar gyfer datblygu, yng nghyd-destun y raddfa farchnad sy'n ehangu, er mwyn gwneud argraffu 3D yn gallu cael ei safoni a datblygu diwydiannol, mae angen cryfhau'r safonau dylunio a sain lefel uchaf y diwydiant. Gan adrannau perthnasol y llywodraeth, neu awdurdod y diwydiant, cyn gynted â phosibl i baratoi a chyflwyno system unedig o safonau, gan gynnwys safonau cynhyrchu deunydd, safonau ymchwil a datblygu offer, safonau asesu technoleg. Gyda system safonol berffaith, datblygu technoleg argraffu 3D i ddarparu gwarant cryf. Er enghraifft, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae llawer o unedau ymchwil wedi cynnal archwiliad manwl mewn nanomaterials, cyfansoddion polymer, a deunyddiau graddiant swyddogaethol. Ar ôl gweithredu safon unedig, bydd paramedrau a safonau gwahanol fathau o ddeunyddiau yn cael eu rheoleiddio, ac wrth brynu deunyddiau argraffu 3D, byddwn yn gwirio a ydynt yn unol â'r manylebau safonol, er mwyn rhoi diwedd ar isel- ansawdd, "bwthyn" deunyddiau a sicrhau perfformiad ac ansawdd y cynhyrchion printiedig.
Ar hyn o bryd, mae technoleg argraffu 3D yn gofyn am lefel uchel o arbenigedd mewn dylunio cynnyrch a phrosesu paramedr wrth gymhwyso. Yn ogystal â chynyddu'r baich ar staff, mae hefyd yn dod â phroblem trothwy mynediad uchel. Felly, gyda datblygiad technoleg AI a thechnoleg data mawr, bydd dyfodol technoleg argraffu 3D yn datblygu i gyfeiriad deallusrwydd a symlrwydd, gan roi profiad gwell i ddefnyddwyr. Mae'r llwybr datblygu penodol yn cynnwys dwy agwedd: un yw'r caledwedd, hynny yw, offer argraffu 3D. Yn ogystal â lleihau pris offer ymhellach, dylai hefyd ddarparu swyddogaethau mwy trugarog, megis swyddogaethau delweddu, i ddangos y broses argraffu 3D gyfan, gall defnyddwyr addasu'r paramedrau argraffu ar unrhyw adeg yn ôl y sgrin amser real, sef yn ffafriol i gael y cynhyrchion print dymunol; yr ail yw'r meddalwedd, gan ddarparu meddalwedd dylunio, meddalwedd rheoli argraffu a meddalwedd swyddogaethol arall i gefnogi mwy o fathau o anghenion argraffu.
Offer argraffu a deunyddiau argraffu yw'r allwedd i gymhwyso a datblygu technoleg argraffu 3D. Ymchwil a datblygu sy'n addas ar gyfer anghenion argraffu 3D o fathau lluosog o ddeunyddiau, ond hefyd yn dod yn gam nesaf yn natblygiad y dechnoleg hon mae arloesedd yn bwysig. Yn ogystal â'r deunyddiau resin ffotosensitif a ddefnyddir yn fwy cyffredin, disgwylir i ddeunyddiau powdr polymer, megis deunyddiau powdr paraffin, deunyddiau powdr tywod cotio, deunyddiau powdr metel, yn ogystal â deunyddiau gwifren ymdoddedig, deunyddiau cyfansawdd pren-plastig, ac ati fod. hyrwyddo mewn argraffu 3D. Yn ogystal â darparu ystod gyfoethocach o ddeunyddiau ategol, bydd perfformiad y deunydd, soletrwydd, ac addasrwydd amgylcheddol arbennig hefyd yn gwella'n fawr, fel y gellir defnyddio cynhyrchion argraffu 3D mewn gwahanol feysydd ac amgylcheddau i chwarae mantais amlwg o ran cymhwysiad.
5. Crynodeb
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg argraffu 3D wedi dangos manteision cymhwysiad cryf mewn sawl maes, ac mae llawer o rannau manwl a chynhyrchion sy'n seiliedig ar dechnoleg argraffu 3D hefyd wedi dod ag effeithiau cadarnhaol wrth hyrwyddo datblygiad ac arloesedd y diwydiant. Dylid nodi, gydag ehangu cwmpas cymhwyso technoleg argraffu 3D, ei fod hefyd yn wynebu rhai tagfeydd, yn enwedig o ran deunyddiau ac offer. Yn y dyfodol, dylem dalu sylw i ymchwil a datblygu technolegau ategol, darparu mwy o ddeunyddiau argraffu amgen, yn ogystal â lleihau cost offer argraffu, gwella lefel drugarog a deallus gweithrediadau argraffu, er mwyn darparu cefnogaeth dechnegol ar gyfer datblygiad cymdeithasol ac economaidd.
