1. 3D spausdinimo kompozitų įrangos apžvalga
3D spausdinimo technologija, kaip revoliucinis priedų gamybos būdas, tampa vis svarbesnė gamybos pramonėje. Sukraunant medžiagas sluoksnis po sluoksnio, jis gali greitai pagaminti sudėtingas tikslias dalis, nereikalaujant tradicinių formų, sutrumpinti gamybos ciklą, pagerinti medžiagų panaudojimą, sumažinti išlaidas ir įveikti tradicinės gamybos technologijos apribojimus ruošiant sudėtingas dalis. Ypač gaminant nedidelius kiekius sudėtingų dalių ir optimizuojant dizainą, 3D spausdinimo technologija pademonstravo didelį rinkos konkurencingumą ir tapo pagrindine jėga skatinant gamybos naujoves.
Kompozitinės medžiagos taip pat vaidina svarbų vaidmenį šiuolaikinėje gamyboje, paprastai susidedančios iš dviejų ar daugiau medžiagų, turinčių skirtingas savybes, o optimizavus santykį ir struktūrą, užtikrinamas vienas kitą papildantis veikimas ir tobulinimas. Jie pasižymi dideliu stiprumu, mažu tankiu, atsparumu korozijai, atsparumu aukštai temperatūrai ir tt Jie plačiai naudojami kosmoso, automobilių gamyboje, medicinos prietaisuose ir kitose srityse, padeda sumažinti svorį, pagerinti efektyvumą ir padidinti konstrukcijos stiprumą bei našumą.
Augant didelio-tikslumo ir našumo dalių paklausai, 3D spausdinimo technologijos ir kompozicinių medžiagų derinys tapo neišvengiama tendencija. 3D spausdinimo kompozitine įranga gali greitai ir tiksliai gaminti kompozicines dalis ir skatinti gamybos pramonės transformaciją bei atnaujinimą. Ši technologija ne tik atitinka griežtus sudėtingų dalių reikalavimus aukščiausios klasės{5}}srityse, bet ir suteikia naujoviškų galimybių kitose srityse, pavyzdžiui, moksliniams tyrimams ir švietimui, plataus vartojimo elektronikai ir kultūriniam kūrybiškumui.
Šiuo metu yra sukurtos įvairios 3D spausdinimo technologijos, tokios kaip stereolitografija (SLA), selektyvus lazerinis sukepinimas (SLS) ir lydyto nusodinimo formavimas (FDM). FDM technologija tapo viena iš plačiausiai naudojamų 3D spausdinimo technologijų rinkoje dėl mažos kainos, paprastų paruošimo procedūrų ir pritaikymo įvairioms medžiagoms. Polimerinio 3D spausdinimo procesas pereina prie mažų spausdinimo sąnaudų, mažų energijos sąnaudų, didelio dydžio ir didelio spausdinimo greičio, palaipsniui įgyvendindamas masinę gamybą ir konkuruodamas su tradiciniais plastiko gamybos procesais. Miltelių sluoksnio procesai buvo taikomi masinei plastikinių dalių gamybai, o greitos fotopolimerizacijos technologijos, tokios kaip DLP ir CLIP, leidžia spausdinti fotopolimerizuojantį 3D spausdinimą mažomis partijomis, daugiausia dėmesio skiriant procesams, kuriuose suvartojamas mažas energijos kiekis ir didelis dalių našumas. Medžiagų ekstruzijos 3D spausdinimo procesas taip pat artėja prie brandos, kuriant buvo pritaikyta didelės spartos,{10}}didelio masto įranga.
2. Pramonės raidos apžvalga
2.1 3D spausdinimo kompozitinių medžiagų įrangos kūrimo istorija
Buitinės 3D spausdinimo technologijos vystymosi istorija yra tarsi didinga mokslo ir technologijų epopėja, kurioje užfiksuota daugybės pionierių išmintis ir drąsa bei liudijantis didžiulį Kinijos mokslo ir technologijų šuolį nuo sekimo iki pranokimo . 1980, Japonijoje gimė pirmasis pasaulyje 3D spausdinimo patentas, kuris tarsi mokslo kibirkštis spaudos ir technologijų plėtrai sužadino3. technologija. Kinijoje profesorius Yan Yongnian 1988 m. Tsinghua universitete įkūrė Lazerinio greitojo prototipų kūrimo centrą, kuris tapo Kinijos greitojo prototipų kūrimo technologijos įkūrėju ir padėjo tvirtą pagrindą Kinijos 3D spausdinimo technologijos plėtrai. Nuo tada 3D spausdinimo technologijų plėtros tempas Kinijoje pamažu paspartėjo. 1993, buvo įkurta pirmoji Kinijoje 3D spausdinimo įmonė, oficialiai pradėdama Kinijos 3D spausdinimo pramonę. 1994. Prof. Lu Binghengas iš Xi'an Jiaotong universiteto pradėjo atsiduoti tyrimams ir tyrimams, kurių rezultatai buvo skirti 3D spausdintuvų tyrimams ir plėtrai. Kinijos nepriklausoma 3D spausdinimo technologijos naujovė.
XXI amžiuje Kinijos 3D spausdinimo technologija paskatino spartesnį vystymąsi. 2010, Huazhongo mokslo ir technologijų universiteto profesoriaus Shi Yusheng komanda sėkmingai sukūrė pramoninę-klasės 1,2 x 1,2 m priedų gamybos įrangą, kuri tuo metu buvo didžiausia pasaulyje darbo sritis, išryškinanti Kinijos išskirtinę spausdinimo įrangą{{6}. gamybos. 2011, profesoriaus Shi Yusheng komanda, dėl savo puikių 2011 m. prof. Shi Yusheng komanda, naudodama savo išskirtinę technologiją, pagamino vaško liejimo formas iš didelių ir sudėtingų titano lydinių dalių, skirtų lėktuvams, palydovams ir aviacinių{11}} variklių varikliams, taikydama Europos spausdinimo technologijas tarptautinėje Airbus3 agentūroje aukščiausios klasės aviacijos ir kosmoso srityje ir pelnęs tarptautinį pagyrimą. 2013, Kinijos 3D spausdinimo aljansas buvo oficialiai įsteigtas, o tai pažymi, kad Kinijos 3D spausdinimo pramonė pradėjo pereiti prie naujo bendros plėtros ir bendradarbiavimo inovacijų etapo bei kuriant naują platformą keitimuisi technologijomis, išteklių integracija ir rinkos plėtra, išteklių integracija ir rinkos plėtra. Pirmoji Kinijoje e-beam metalo 3D spausdinimo sistema ZcompleX3, kuri užpildė Kinijos e-sijų metalo 3D spausdinimo srities technologines spragas, suteikusi galimybę Kinijai pasiekti naują aukščiausios klasės metalo 3D spausdinimo technologijos aukštį. 2018 m. Kunmingo universiteto eksperimentinis mokslo technologijų centras ir Manumingo gamybos centras buvo išbandytas. Vienintelė 3D spausdinimo mašina tuo metu naudojo 2018 m. Kunmingo technologijos universiteto Priedų gamybos centras sėkmingai išbandė -savo tuo metu didžiausią sudėtingą titano lydinio dalį, sudarytą naudojant SLM procesą, kuri visiškai pademonstravo išskirtinį Kinijos meistriškumą ir stiprius naujovių gebėjimus titano lydinio technologijoje} {3D Akademija 2 spausdinimo technologija} (CAST) sėkmingai baigė pirmąjį eksperimentą „3D spausdinimas erdvėje“, kuris taip pat yra pirmasis pasaulyje 3D spausdinimo eksperimentas su ištisiniu pluoštu{35}}sustiprintomis kompozitinėmis medžiagomis, pažymėdamas pirmąjį Kinijoje 3D spausdinimo eksperimentą aviacijos ir kosmoso technologijų srityje. 2020 m. Kinijos kosmoso technologijų akademija sėkmingai užbaigė pirmąjį eksperimentą „3D spausdinimas erdvėje“, kuris taip pat yra pirmasis pasaulyje 3D spausdinimas iš ištisinio pluoštu{41}}sustiprintų kompozitinių medžiagų, žymintį didelį proveržį taikant 3D spausdinimo technologiją aviacijos ir kosmoso srityje bei suteikiančią naujas technologines priemones būsimiems kosmoso tyrinėjimams ir plėtrai.
2.2 Kompozitinių medžiagų įrangos kūrimo būklė
Teigiama, kad kompozitinės medžiagos šiandienos mokslo ir technologijų srityje taikomos plačiai ir nuodugniai, o dėl unikalių našumo pranašumų ji yra nepakeičiama pagrindinė medžiaga daugelyje pramonės šakų. Aviacijos ir kosmoso srityje kompozicinės medžiagos patyrė didelę transformaciją iš ankstyvos ne-apkrovą-nešančios konstrukcijos į šiandieninę apkrovą-nešančią konstrukciją. Pavyzdžiui, gaminant sparnus ir fiuzeliažus, kompozitų taikymas ne tik smarkiai sumažino orlaivių svorį, bet ir žymiai pagerino jų konstrukcijos stiprumą ir ilgaamžiškumą. Gynybos pramonės srityje kompozitai taip pat atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį. Lengvosios šarvuotos transporto priemonės, slapti orlaiviai, raketos ir raketos bei kita įranga yra plačiai naudojama kompozicinėse medžiagose, nes dėl savo didelio stiprumo, mažo tankio, gero slaptumo ir kitų savybių jie gali veiksmingai padidinti kovos efektyvumą ir įrangos išgyvenamumą. Kompozitinės medžiagos taip pat turi didelį pritaikymo potencialą naujose energijos transporto priemonėse, energijos kaupime, fotovoltinėje ir kitose besiformuojančiose srityse. Gaminant naujas energetines transporto priemones, kėbule, akumuliatoriaus korpuse ir kitose gamybos dalyse gali būti naudojamos kompozicinės medžiagos, padedančios sumažinti transporto priemonės svorį, pagerinti atstumą, kartu didinant transporto priemonės saugumą ir komfortą. Sparčiai vystantis šioms sritims, kompozitinių medžiagų paklausa rinkoje ir toliau augs, o tai suteiks plačią erdvę 3D spausdinimo kompozitinei įrangai kurti.
3. 3D spausdinimo kompozitų įrangos pramonės grandinės panorama
3.1 Rinkos mastas
3.1.1 Pasaulinė 3D spausdinimo rinkos dydžio analizė
Remiantis „Metal AM“ ataskaitos „Metal AM“ duomenimis, kuriuos paskelbė Didžiosios Britanijos įmonė, kuri daugiausia dėmesio skiria pasaulinės 3D spausdinimo pramonės tyrimams, pasaulinė metalo 3D spausdinimo rinkos mastas 2022 m. buvo apie 2,861 mlrd. USD, iš kurių techninės įrangos, medžiagų ir paslaugų rinkos mastas sudarė 1,476 mlrd. USD, 398 mln. augimas 26%. Tikimasi, kad pasaulinė metalo 3D spausdinimo rinka iki 2032 m. viršys 40 mlrd. Ataskaitoje taip pat nurodoma dešimt pasaulinės metalo 3D spausdinimo erdvės pirmaujančių įmonių, būtent EOS, SLM Solutions, 3D Systems, Desktop Metal, GE Additive, BLT, Velo3D, DMG Mori, TRUMPF ir HBD, kurios atlieka svarbų vaidmenį kuriant ir plečiant pasaulinę metalo 3D spausdinimo technologiją. ir rinkos plėtra.
3.1.2 Kinijos 3D spausdinimo rinkos masto analizė
Kinijoje 3D spausdinimo rinka demonstruoja didelį gyvybingumą, o pagal rinkos dalį penkios pirmaujančios įmonės yra Luen Thai, Stratasys, EOS, GE ir 3D Systems pagal rinkos dalį, nė viena iš jų neviršija 20%, o tai atspindi santykinai mažą pramonės koncentraciją ir aršią konkurenciją rinkoje, o kartu rodo didžiulį pramonės plėtros potencialą. Pastaraisiais metais Kinijos gamybos įmonės aktyviai taiko 3D spausdinimo technologiją, kad pakeistų arba optimizuotų savo pradinius gamybos procesus, taip pagerindamos savo gamybos intelektą ir patenkindamos skubų vyriausybės poreikį pertvarkyti ir atnaujinti Kinijos gamybos produktus. Kalbant apie rinkos mastą, Kinijos 3D spausdinimo pramonės mastai kasmet rodė pastovaus augimo tendenciją, o jos augimo tempas yra šiek tiek greitesnis už bendrą pasaulio augimo tempą, todėl Kinijos 3D pramonės dalis pasaulyje ir toliau auga.
Šiuo metu Kinijos 3D spausdintuvų pramonės mastas kasmet didėja, o augimo tempas yra šiek tiek greitesnis nei bendras pasaulinis augimo tempas, todėl Kinijos 3D pramonės dalis pasaulyje didėja. Žvelgiant į ateitį, sparčiai vystantis aviacijos, automobilių, medicinos įrangos ir kitoms pramonės šakoms, 3D spausdintuvų rinkos paklausa yra didžiulė, o rinkos dydis parodys spartaus plėtros tendenciją.
3.2 3D spausdinimo įranga
3.2.1 FDM / FFF
FDM (Fused Deposition Molding) technologija, kaip plačiai naudojama 3D spausdinimo technologija, pagrįsta principu, kad gijinės medžiagos kaitinamos ir lydomos, o po to purkštuku išspaudžiamos ir sukraunamos sluoksnis po sluoksnio pagal kompiuterio valdomą kelią. Ši technologija tapo viena plačiausiai šiuo metu rinkoje naudojamų 3D spausdinimo technologijų, kurios pranašumai yra maža įrangos ir spausdinimo medžiagų kaina, paprastas paruošimo procesas ir tinkamumas spausdinti ant įvairiausių medžiagų, ir įrodė savo puikią taikymo vertę daugelyje sričių.
Kompozitinis spausdintuvas Stratasys F370®CR FDM® yra ikoninis didelio našumo{1}}3D spausdintuvas. Jis palaiko platų didelio -stiprumo kompozitų ir inžinerinio{5} lygio medžiagų, tokių kaip ABS-CF10 ir FDM Nylon-CF10, spausdinimą, kurios naudojamos gaminant dalis, kurios pasižymi tvirtumu ir ilgaamžiškumu. Spausdintuvas turi kintamo dalies tankio funkciją, kuri gali lanksčiai reguliuoti konstrukcinį tankį dalies viduje pagal skirtingus dalies naudojimo reikalavimus, kad būtų optimizuotas medžiagų naudojimas ir sumažintas medžiagų švaistymas, užtikrinant dalies našumą. Dėl didelės pastatymo erdvės (355 mm x 254 mm x 355 mm) galima spausdinti dideles detales, skirtas didelio stiprumo armatūrai, armatūrai ir gamybos įrankiams gaminti. Be to, mašina turi galimybę susieti su gamybos vykdymo sistemomis, kad būtų galima skaitmeniniu būdu valdyti ir stebėti gamybos procesą, pagerinti našumą ir valdymo tikslumą.
„Markforged“ spausdintuvai „Mark Two“ ir „FX20“ sukurti ištisiniam anglies pluoštu{1}}sustiprintiems polimerams. Tai dizaino ypatybė, suteikianti jiems didelį pranašumą tose srityse, kuriose labai svarbus dalių stiprumas ir lengvas svoris. Spausdintuvai gali spausdinti ant įvairių medžiagų, įskaitant termoplastiką, nailoną ir ištisinį anglies pluoštą, o spausdinant ant šių medžiagų derinio galima išnaudoti visas skirtingų medžiagų savybes, kad būtų optimizuotas detalės veikimas. Pavyzdžiui, kai kurių dalių gamybos aviacijos ir kosmoso srityje spausdintuvo naudojimas gali užtikrinti dalių konstrukcinį stiprumą tuo pačiu metu, žymiai sumažinti jų svorį, pagerinti degalų naudojimo efektyvumą ir orlaivio našumą. Aptarnaujančių robotų srityje šie spausdintuvai taip pat turi platų pritaikymo spektrą ir gali gaminti lengvus, didelio{5}}stiprumo konstrukcinius komponentus robotams, sumažinti bendrą roboto svorį, pagerinti jo judėjimo efektyvumą ir energijos vartojimo efektyvumą, kad būtų pasiekti du tikslai – sumažinti sąnaudas ir pagerinti našumą. aviacijos ir kosmoso pramonei. Lazerinis sukepinimo procesas, tinka aviacijos, automobilių, medicinos ir kitose srityse.
Robotinės sistemos iš Arevo Labs ir 9T Labs yra naujoviškas FDM technologijos pritaikymas sudėtingų geometrijų gamybai. Šiose sistemose naudojama šešių-ašių robotika, kad būtų galima efektyviai spausdinti trumpo-pluošto kompozitus ir CF/PA12 kompozitus bei gaminti sudėtingas geometrines formas ant lenktų paviršių. Pavyzdžiui, „Arevo Labs“ sukurta robotų sistema, skirta PEEK/CF kompozitams spausdinti, panaudoja judrumą ir didelio{6}}tikslumo judesių valdymą šešių-ašių robotui, kad būtų galima tiksliai išdėstyti spausdinimo medžiagą sudėtingose trijų{8}}dimensijų erdvėse, kad būtų galima gaminti sudėtingų lenktų paviršių ir vidinių struktūrų dalis. Ši technologija peržengia tradicinės 3D spausdinimo įrangos apribojimus gaminant geometrines figūras, suteikdama visiškai naują sprendimą kai kurių specialių dalių gamybai kosmose, automobilių gamyboje ir kitose srityse. 9T Labs pademonstravo galimybę CF/PA12 kompozitines medžiagas dėti ant lenktų paviršių, taip pat teikia techninę pagalbą gaminant lenktas konstrukcines dalis, tokias kaip aukštus konstrukcijų reikalavimus. aero-variklių mentės, automobilių ratų stebulės ir kiti komponentai.
Continuous Composites CF3D™ procesas yra revoliucinė nepertraukiamo pluošto 3D spausdinimo technologija. Šis unikalus procesas pašalina brangių formų ar krosnių poreikį, todėl labai sumažėja gamybos sąnaudos ir įrangos sudėtingumas, nes naudojami pramoniniai robotai spausdinant ant sauso pluošto ir impregnuojant juos derva vietoje. Ši technologija taikoma gaminant didelio našumo ištisinį pluoštą, pvz., aviacijos ir kosmoso anglies pluoštą, stiklo pluoštą arba aromatinio poliamido pluoštą, kurie gali visiškai išnaudoti šių didelio našumo pluoštų mechaninių savybių pranašumus ir gaminti didelio stiprumo ir standumo sudėtines dalis. Pavyzdžiui, gaminant konstrukcinius komponentus aviacijos ir kosmoso pramonėje, naudojant CF3D™ procesą galima gaminti lengvus, didelio{10}}stiprumo komponentus, tokius kaip sparnai ir fiuzeliažo rėmai, kurie gali atitikti griežtus reikalavimus, keliamus didelio našumo ir lengviems komponentams aviacijos ir kosmoso pramonėje.
Be pirmiau nurodytos įrangos, yra daug kitos FDM technologijos įrangos, kuri atlieka svarbų vaidmenį atitinkamose srityse. Pavyzdžiui, Ultimaker+ 3D spausdintuvas gali spausdinti su kompozitinėmis medžiagomis, turinčiomis silicio nitrido dalelių, kurios pasižymi dideliu kietumu ir atsparumu dilimui, ir gali būti naudojamos gaminant dalis, kurioms keliami aukšti atsparumo dilimui reikalavimai, pvz., nusidėvėjimui atsparias dalis pramoninėse mašinose, liejimo formose ir t. Kita vertus, Zmorph 2.0 3D spausdintuvai naudoja keramines pastas ypatingų keraminių savybių, pvz., aukštai-temperatūrai ir korozijai-atsparių keraminių dalių, kurios gali būti pritaikytos chemijos ir elektronikos pramonėje, spausdinimui. Šie įrenginiai dažnai derinami su atvirojo{11} šaltinio programine įranga (pvz., „Blender“ ir „Ultimaker Cura“), kad būtų galima kurti ir spausdinti modelius. Taikant atvirojo kodo{13}}programinę įrangą, naudotojai gali lanksčiau spausdinti parametrų nustatymus ir modeliuoti, o tai sumažina naudojimo slenkstį ir skatina platų FDM technologijos taikymą bei naujovišką plėtrą.
3.2.2 SLA
Light{0}}curing molding (SLA) technologija yra didelio-tikslios 3D spausdinimo technologija, kurios principas yra maišyti šviesai jautrius polimero monomerus su armuojančiomis dalelėmis arba pluoštais, o švitinant tam tikro bangos ilgio ultravioletinę šviesą, fotoiniciatorius sukelia polimero monomerus, kurie greitai paverčia kietą polimerinę būseną į fotoreakciją{3}. būseną, o tada jie sukraunami vienas ant kito sluoksnis po sluoksnio pagal suplanuotą kelią, galiausiai suformuojant norimus trimačius produktus.
SLA technologija pasižymi labai dideliu tikslumu ir gali pagaminti itin aukšto matmenų tikslumo ir lygaus paviršiaus kokybės detales, taip pat turi platų pritaikymo spektrą srityse, kuriose reikalingas labai didelis tikslumas, pavyzdžiui, papuošalų, tiksliųjų liejimo formų, medicinos įrangos ir kitose pramonės šakose. Juvelyrinių dirbinių gamyboje SLA technologija gali tiksliai atspausdinti sudėtingus ir išskirtinius juvelyrinių dirbinių modelius, kad vėliau būtų galima išlieti ar apdoroti, kad būtų pateikti tikslūs pavyzdžiai, o tai gali labai sutrumpinti papuošalų projektavimo ir gamybos ciklą, tuo pačiu pagerinant gaminio kokybę ir dizaino laisvę. Kalbant apie tikslią formų gamybą, naudojant SLA technologiją galima pagaminti labai-tikslius formų šerdis ir ertmes, kad būtų užtikrintas formos matmenų tikslumas ir paviršiaus kokybė, taip pagerinama įpurškimo formų gaminių kokybė ir nuoseklumas. Medicinos prietaisų, tokių kaip dantų protezai, klausos aparatų korpusai ir kiti maži medicinos prietaisai, gamybai SLA technologija gali pagaminti produktus, kurie labai tiksliai atitinka žmogaus fiziologinę struktūrą, pagerina medicinos prietaisų naudojimą ir patogumą.
Tačiau SLA technologija taip pat turi tam tikrų apribojimų. Šiuo metu polimerinės dervos matricos tipai, tinkami kietinti šviesoje, yra gana riboti, o tai tam tikru mastu riboja šios technologijos taikymą skirtingų medžiagų eksploatacinių savybių srityje. Dėl dervos matricos tipo apribojimų ji gali neatitikti kai kurių specialių dalių reikalavimų dėl medžiagos mechaninių savybių, atsparumo karščiui, cheminio stabilumo ir kitų aspektų. Be to, kai spausdinimo metu pridedamas trumpo pluošto sutvirtinimas, gali kilti pluošto nusėdimo problemų, dėl kurių gali susidaryti netolygi vidinė kompozitinės medžiagos struktūra, o tai gali turėti įtakos spausdintų dalių eksploatacinių savybių konsistencijai ir kokybės stabilumui. Siekdami įveikti šiuos apribojimus, mokslininkai nuolat tiria naujas šviesai jautrias dervos medžiagas ir pluošto sutvirtinimo technologijas, siekdami išplėsti SLA technologijos taikymo sritį ir pagerinti jos spausdinimo kokybę.
3.2.3 LDM/DIW
Tiesioginio rašalo rašymo (DIW) technologija: tai ekstruzijos technologija, naudojama gaminant 3D spausdintas dalis iš keramikos, metalo ir kitų puikių medžiagų. DIW įranga yra prieinama ir tinkama dizainerių greitam prototipų kūrimui. Tiesioginio rašalo rašymo (DIW) technologija, dar žinoma kaip skystojo nusodinimo formavimas (LDM), yra unikali ekstruzijos technologija, skirta 3D spausdinimui.
LDM/DIW technologijoje naudojamos žaliavos yra tam tikro sklandumo tirpalų, pastų arba hidrogelių pavidalo kompozitai, kurie kietinami ir formuojami po-kaitinant, kietinant ultravioletinėje šviesoje (UV) arba pridedant aktyvių ingredientų.
Reikšmingas šio proceso pranašumas yra galimybė gaminti dalis su funkciniais ir kompoziciniais gradientais. Kai kuriuose specialiuose pritaikymo scenarijuose, pvz., gaminant dirbtines jungtis biomedicinos srityje ir gaminant funkcinių gradientinių medžiagų prietaisus elektroninėje srityje, reikalingos skirtingos medžiagų sudėties arba našumo gradientų dalys, kad atitiktų skirtingų dalių funkcinius reikalavimus. LDM/DIW technologija gali tiksliai valdyti skirtingų medžiagų rašalo ekstruzijos kiekį ir maišymo santykį spausdinimo proceso metu. Tačiau nereikėtų dėti pluoštų su dideliu formatu ir dideliu kiekiu, kad spausdinimo proceso metu neužsikimštų spausdinimo galvutė.
3.2.4 SLS / SLM
Selektyvus lazerinis sukepinimas (SLS) – tai 3D spausdinimo būdas, kai milteliams selektyviai sulydyti naudojama lazerio generuojama šiluma. Naudojant polimerinės matricos ir miltelių armavimo pluoštų mišinį, kad lazeris pagal 3D modelį būtų sukurtas miltelių skerspjūvio formos konkrečiame šildymo regione, santykinai žemo polimero miltelių lydymosi temperatūra, matricos ir armatūros sujungimas, kad būtų pasiekti kompozito komponentai. Didesnis paviršiaus tikslumas, lengvas atraminių konstrukcijų pašalinimas ir medžiagų perdirbimas yra SLS liejimo pranašumai. Tačiau šio metodo problema yra ta, kad dviejų medžiagų tankis mišriuose milteliuose paprastai skiriasi, todėl gali atsirasti kritulių ir produkto sudėtis nėra vienoda. Be to, SLS keliami griežti žaliavos dalelių dydžio reikalavimai, todėl bendras trumpų, 20–250 μm ilgio pluoštų naudojimas ir kompozitinės medžiagos mechaninės savybės pagerėjo nedaug.
4 Ateities plėtra
Technologijų plėtra skatina kompozitų pramonę atverti naujas galimybes oro transporto rinkoje. Tarpmiestinio oro Nors šiuo metu tik nedaugelis įmonių yra gerai-finansuotos, rinkos potencialas yra didžiulis – iki 2030 m. turėtų pradėti veikti tūkstančiai pneumatinių kabinų, o tai atvers 3D spausdintos sudėtinės įrangos rinkos erdvę.
Kompozitai taip pat atlieka svarbų vaidmenį gaminant didelius orlaivius, pvz., C919 orlaiviuose plačiai naudojamos įvairios kompozicinės medžiagos, įskaitant grūdintos epoksidinės dervos -pagrindą T800-aukštos-stiprumo anglies pluošto kompozitus, stiklo pluošto kompozitus, aramido kompozitus ir ventiliatoriaus pluoštus} keraminiai{9}}kompozitiniai turbinos komponentai. Šios programos pagerino orlaivių našumą ir parodė kompozitų svarbą gaminant didelius orlaivius. Tobulėjant technologijoms ir didėjant reikalavimams kompozitinių dalių veikimui, tikslumui ir patikimumui, 3D spausdinimo technologija suteikia efektyvų ir kokybišką sprendimą.
3D spausdinimo technologijos pažanga paskatino jos taikymą kompozitinių medžiagų srityje. Naujų medžiagų tyrimai ir kūrimas praturtino 3D spausdintų kompozitų tipus ir pagerino jų veikimą; patobulinus spausdinimo procesus, pvz., spausdinimą mikrobangų krosnelėje ir ultragarsinį 3D spausdinimą{3}}, pagerėjo produktų spausdinimo greitis ir kokybė; o purkštukų technologijos naujovės, pvz., daug{5}}antgalis ir didelio- tikslumo purkštukas, pagerino gaminių tikslumą ir sudėtingumą. Technologijų branda ir rinkos masto plėtra sumažino 3D spausdinimo įrangos kainą, o daugiau įmonių ir mokslinių tyrimų institucijų gali sau leisti 3D spausdinimo kompozitinės įrangos kainą, o tai skatina platų jos taikymą.
3D spausdinimo kompozitų įranga demonstruoja savo unikalų ir galingą žavesį bei vertę sparčios technologinės plėtros kontekste. Pramonės grandinė apima nuo kruopštaus žaliavų parinkimo ir tiekimo prieš srovę iki pagrindinės aparatūros, pagalbinės veiklos įrangos ir įvairių tipų 3D spausdinimo įrangos gamybos ir optimizavimo vidurinėje srovėje iki plataus pritaikymo daugelyje sričių, pvz., aviacijos, automobilių, medicinos ir plataus vartojimo elektronikos pasroviuose, kurie sudarė išbaigtą ir glaudžią pramonės ekosistemą.
Taikymo srityje 3D spausdinimo kompozitinė įranga vaidino nepakeičiamą vaidmenį daugelyje aukščiausios klasės{1}}gamybos sričių. Aviacijos ir kosmoso srityje tai padeda orlaiviams pasiekti lengvą ir aukštą našumą; automobilių gamybos srityje skatina automobilių plėtrą personalizavimo ir intelekto kryptimi; medicininio gydymo srityje ji suteikia tvirtą paramą individualizuotam ir tiksliam gydymui.
Nepaisant to, 3D spausdinimo kompozitų įranga techniniu lygiu vis dar susiduria su tokiais iššūkiais kaip medžiagų našumo gerinimas, spausdinimo efektyvumas ir kokybės standartų gerinimas. Didelė kaina taip pat riboja jo populiarumą. Be to, tarpdisciplininių specialistų trūkumas taip pat riboja pramonės plėtrą. Ateityje pagrindinė plėtros kryptis bus medžiagų naujovės, technologijų integravimas ir taikomųjų programų plėtra. Naujų kompozitinių medžiagų tyrimai ir plėtra išplės taikymo sritis, o 3D spausdinimo technologija bus integruota su dirbtiniu intelektu, dideliais duomenimis, daiktų internetu ir kitomis technologijomis, kad pagerintų spausdinimo kokybę ir efektyvumą. Kartu 3D spausdinimas išplės savo pritaikymą statybos, energetikos, kultūros ir kūrybiškumo srityse, skatins inovacijas ir susijusių pramonės šakų plėtrą.
Šaltinis: "China Composites Industry Association"