Was sind die verborgenen Werte der 3D-Druckindustrie, die es zu entwickeln gilt?

Die 3D-Drucktechnologie, auch bekannt als additive Fertigungstechnologie, ist eine Technologie, die Pulvermetall oder Kunststoff und andere haftende Materialien verwendet, um Objekte Schicht für Schicht basierend auf digitalen Modelldateien zu konstruieren. Der 3D-Druck wird normalerweise durch einen Materialdrucker mit digitaler Technologie realisiert. In der Vergangenheit wurde es häufig im Formenbau, Industriedesign und anderen Bereichen zur Herstellung von Modellen verwendet. Jetzt wird es nach und nach bei der direkten Herstellung einiger Produkte verwendet. Einige Unternehmen haben damit begonnen, diese Technologie zum Drucken von Teilen einzusetzen. Die Technologie wurde in Schmuck, Schuhen, Industriedesign, Architektur, Ingenieurwesen und Bauwesen, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Dental- und Medizinindustrie, Bildung, geografischen Informationssystemen, Bauingenieurwesen, Schusswaffen und anderen Bereichen eingesetzt.

Die 3D-Drucktechnologie basiert auf dem Computer-3D-Konstruktionsmodell. Durch das softwarebasierte diskrete und numerisch gesteuerte Formsystem werden Metallpulver, Keramikpulver, Kunststoff, Zellgewebe und andere spezielle Materialien Schicht für Schicht mit Laserstrahl, Heißschmelzdüse und anderen Methoden gestapelt und verbunden und schließlich zu einer Form gestapelt ein solides Produkt.

Materialien für den 3D-Druck werden hauptsächlich in neun Kategorien unterteilt:

Klasse I: Lichtempfindliche Harzmaterialien, darunter hauptsächlich Acrylharz, Epoxidharz, Polyesterharz und andere lichthärtende Harzmaterialien. Solche Materialien können unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht polymerisiert und verfestigt werden, im Allgemeinen in einem flüssigen Zustand. Es kann zur Herstellung von Schaufeln, Zahnrädern und anderen Strukturteilen für die Luft- und Raumfahrt verwendet werden.

Die zweite Kategorie: technische Kunststoffmaterialien, darunter hauptsächlich ABS-Materialien, Polycarbonat-Materialien und Polyamid-Materialien. ABS-Material hat die Eigenschaften „zäh, hart und steif“, weshalb es in der Maschinen-, Elektro-, Textil-, Automobil-, Flugzeug-, Schiffs- und anderen verarbeitenden Industrie sowie in der chemischen Industrie weit verbreitet ist. Polycarbonat-Materialien haben eine gute Schlagfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit, gute Feuerbeständigkeit und hohe Härte und eignen sich daher für die Herstellung verschiedener Teile von Autos und leichten Lastwagen, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf Beleuchtungssystemen, Instrumententafeln, Heizplatten, Defrostern und Stoßstangen liegt. Polyamidmaterial, auch als Nylonmaterial bekannt, ist stark, verschleißfest, selbstschmierend und hat einen breiten Temperaturbereich. Es ersetzt hauptsächlich Kupfer und andere Nichteisenmetalle zur Herstellung mechanischer, chemischer und elektrischer Teile, wie Dieselmotor-Kraftstoffpumpenzahnräder, Wasserpumpen, Hochdruckdichtungen, Ölleitungen usw.

Die dritte Kategorie: Metallmaterialien, die hauptsächlich Titanlegierungsmaterialien, Edelstahlmaterialien, Aluminiumlegierungsmaterialien, andere Edelmetallmaterialien usw. umfassen. Titanlegierungsmaterial hat eine hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit. Im Vergleich zu anderen Metallen haben Titanlegierungen auch die Vorteile einer guten Korrosionsbeständigkeit, einer guten Leistung bei niedrigen Temperaturen und einer großen chemischen Aktivität, so dass sie häufig bei der Herstellung von Kompressorkomponenten für Flugzeugtriebwerke, Raketen, Raketen und Hochgeschwindigkeitsflugzeugen verwendet werden Teile und andere Felder. Edelstahlmaterialien haben die Vorteile des einfachen Schweißens, der Korrosionsbeständigkeit, des starken Polierens und der Hitzebeständigkeit und werden häufig in den Bereichen Bauwesen, Lebensmittelverarbeitung, Catering, Brauerei, chemische Industrie und medizinische Geräte eingesetzt. Aluminiumlegierungsmaterialien haben die Eigenschaften einer geringen Dichte, eines niedrigen Schmelzpunkts und einer starken Plastizität. Aluminiumlegierung ist derzeit die am weitesten verbreitete Legierung, die in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, im Maschinenbau, im Schiffbau und in der chemischen Industrie weit verbreitet ist. Andere Edelmetallmaterialien wie Goldmaterialien haben die Eigenschaften einer guten Leitfähigkeit, einer guten Wärmeleitfähigkeit und einer hohen Stabilität und werden hauptsächlich in den Bereichen Elektronik, chemische Industrie, Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen mit besonderen Anforderungen an Materialien verwendet.

Die vierte Kategorie: Keramikmaterialien, die hauptsächlich natürliche Silikatmaterialien wie Ton und Kaolin und hochreine synthetische Materialien wie Oxidkeramikmaterialien, Nitridkeramikmaterialien, Carbidkeramikmaterialien usw. umfassen. Da die meisten Keramikmaterialien einen hohen oder sogar hohen Schmelzpunkt haben kein Schmelzpunkt, es ist schwierig, externe Energie zum direkten Umformen zu verwenden. Die meisten von ihnen müssen nach dem Formen (Trocknen, Sintern usw.) erneut verarbeitet werden, um die Endprodukte zu erhalten, was die Förderung von keramischen Materialien in der 3D-Druckindustrie einschränkt. Keramische Materialien haben jedoch die Vorteile, die Polymer- und Metallmaterialien nicht haben, wie z. B. hohe Härte, hohe Temperaturbeständigkeit und stabile physikalische und chemische Eigenschaften, sodass sie breite Anwendungsperspektiven in der Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Automobilindustrie, Energie, Biomedizin und anderen haben Branchen.

Klasse V: Biologische Materialien, hauptsächlich einschließlich biomedizinischer Metallmaterialien, biomedizinischer Polymermaterialien, biomedizinischer Keramikmaterialien und biologisch abgeleiteter Materialien. Unter ihnen sind biologisch abgeleitete Materialien biomedizinische Materialien, die aus speziell behandelten natürlichen biologischen Geweben gebildet werden, die auch als bioregenerative Materialien bekannt sind. Die Anwendung von Biomaterialien im 3D-Druck lässt sich in zwei Bereiche unterteilen. Die erste ist die Anwendung von Biomaterialien in der Lebensmittelverarbeitung, Lebensmittelverpackung und anderen Bereichen auf der Grundlage ihrer Eigenschaften der biologischen Abbaubarkeit, des niedrigen Schmelzpunkts, der biologischen Eigenschaften, des Umweltschutzes usw.; Die zweite Kategorie wird im medizinischen Bereich entsprechend der Reproduzierbarkeit, Histokompatibilität und Induzierbarkeit, mechanischen Nachgiebigkeit und Abbaunachgiebigkeit von Biomaterialien häufig verwendet. Die Anwendung von Biomaterialien im medizinischen Bereich kann in drei Ebenen unterteilt werden: Prothesenherstellung, dreidimensionale indirekte Assemblierungsherstellung von Zellen und dreidimensionale direkte Herstellung von Zellen.

Klasse VI: Gummimaterialien, die eine Vielzahl von elastischen Materialeigenschaften aufweisen, wie z. B. Shore-A-Härte, Bruchdehnung, Reißfestigkeit und Zugfestigkeit, wodurch sie sich sehr gut für Anwendungen in Bereichen eignen, die rutschfeste oder weiche Oberflächen erfordern, wie z. B. Verbraucher Elektronik, medizinische Geräte und Automobilinnenausstattung.

Klasse VII: Sand- und Kiesmaterialien, hauptsächlich Quarzsand. Beim 3D-Druck werden Sand- und Kiesmaterialien gemäß ihren traditionellen Funktionen und Eigenschaften hauptsächlich in Gebäuden verwendet, um einige Baumaterialien oder Strukturen herzustellen. Niedrige Kosten, hohe Effizienz und Umweltschutz sind die Vorteile von Sand- und Kiesmaterialien im Bereich der 3D-Druckarchitektur.

Die achte Kategorie: Graphenmaterial, das auf sp² basiert. Die hybrid verbundenen Kohlenstoffatome sind dicht in ein neues Material mit einer einschichtigen zweidimensionalen Wabengitterstruktur gepackt. Graphenmaterialien haben hervorragende optische, elektrische und mechanische Eigenschaften, die als Ersatz für verschiedene traditionelle Materialien verwendet werden können, und gelten als revolutionäres Material der Zukunft. Mit der Entwicklung der Graphen-Herstellungs- und Graphen-Anwendungstechnologie können Graphen-Materialien in nachgelagerten Produkten und Feldern verwendet werden. Laut der Prognose der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sollen Graphen-Bauelemente bis etwa 2024 komplementäre Metalloxid-Halbleiterbauelemente ersetzen und in Forschungsbereichen wie nanoelektronischen Bauelementen, photoelektrischen chemischen Zellen und ultraleichten Flugzeugmaterialien eingesetzt werden.

Kategorie 9: Cellulosematerial, ein makromolekulares Polysaccharid aus Glucose, ist in Wasser und allgemeinen organischen Lösungsmitteln unlöslich. Zellulose ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwand. Es ist das am weitesten verbreitete und am häufigsten vorkommende Polysaccharid in der Natur und macht mehr als 50 Prozent des Kohlenstoffgehalts im Pflanzenreich aus. Forscher haben sich der Entwicklung von 3D-Druckverfahren unter Verwendung von Zellulose verschrieben, und es wurden einige Durchbrüche erzielt. Zellulosematerialien haben auch einige Mängel, wie hohe Kosten, schlechte Skalierbarkeit und Schadstoffe, die bei der Kombination mit Kunststoffen erzeugt werden.

Die 3D-Drucktechnologie wird hauptsächlich in Desktop-Ebene und industrielle Ebene unterteilt. Der Desktop-3D-Drucker ist die primäre Stufe der 3D-Drucktechnologie, die das Prozessprinzip der 3D-Drucktechnologie intuitiv erklären kann. Da Desktop-3D-Drucker relativ billig, leicht zu transportieren, einfach zu bedienen usw. sind, konzentrieren sich ihre Anwendungen hauptsächlich auf Haushalte, Büros und andere Orte. Industrielle 3D-Drucker werden hauptsächlich in Rapid-Prototyping-Maschinen und Direktproduktherstellungsmaschinen unterteilt. Der industrielle 3D-Drucker kann die Anforderungen einer hochpräzisen und kurzfristigen Produktion in Bezug auf die Massenproduktion von Formen, Metallteilen usw. besser erfüllen. Mit Hilfe eines computergesteuerten Laser- oder Elektronenstrahls kann der industrielle 3D-Drucker komplexe und komplexe drucken Präzise Strukturen, die durch herkömmliche mechanische Bearbeitung nicht fertiggestellt werden können, und eliminieren unnötige Fertigungsprozesse, um eine vollständige Nutzung der Materialien zu erreichen.

Das Aufkommen der 3D-Drucktechnologie hat die Komplexität der Produktherstellung reduziert, den Umfang der Produktion und Fertigung erweitert, die Produktions- und Fertigungszeit verkürzt, die Produktionseffizienz verbessert, die Nutzung von Rohstoffen verbessert und die Genauigkeit der Produktspezifikationen verbessert. Gleichzeitig erfüllt die 3D-Drucktechnologie die Bedürfnisse der Kunden nach personalisierter Anpassung und kann vielfältigere Produkte entwickeln.

Chinas 3D-Druckindustrie hat auch einige Mängel. Aufgrund der Einschränkungen des technischen Niveaus und des Ausrüstungsniveaus können 3D-Druckunternehmen in China kleine Teile nur in kleinen Chargen verarbeiten und herstellen, was die Verarbeitung und Herstellung großer und großer Chargen nur schwer ersetzen kann. Auf der anderen Seite ist das Problem des Mangels an 3D-Druckmaterialien, das China geplagt hat, nicht gelöst. Die Hauptmaterialquelle hängt immer noch von Importen aus den Vereinigten Staaten ab, was dazu führt, dass Chinas kleine Anzahl von 3D-Druckunternehmen einem hohen Kostendruck ausgesetzt ist, der die Größe und den Anwendungsbereich der chinesischen 3D-Druckindustrie einschränkt.

Die 3D-Druckindustrie ist eine sehr vielversprechende Branche. Mit der kontinuierlichen Zunahme der Weltbevölkerung wird die Nachfrage nach Wohnraum weiter steigen, was in Zukunft zwangsläufig zu einer Verbesserung der Höhe des Wohnungsbaus führen wird. Die Verbesserung der Gebäudehöhe wird die Anforderungen an Bautechnologie, Arbeits- und Materialstandards erheblich verbessern; Gleichzeitig wird das Baurisiko exponentiell zunehmen. Die ausgereifte 3D-Druckhaustechnologie kann das Risiko des manuellen Baus hoher Gebäude vermeiden, die Schwierigkeit des Baus hoher Gebäude verringern und die Effizienz des Baus hoher Gebäude verbessern. Andererseits ist es mit der kontinuierlichen Erforschung des Universums und dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie möglich, in Zukunft eine Basis zu errichten oder auf andere Planeten auszuwandern. Die ausgereifte 3D-Drucktechnologie kann in zukünftigen "interstellaren Kolonisations"-Aktivitäten eingesetzt werden, um die Fertigungsanforderungen von Astronauten im interstellaren Raum zu erfüllen und auch die Schwierigkeiten bei der Vorbereitung interstellarer Aktivitäten zu verringern.

Die Anwendung der 3D-Drucktechnologie ist sicherlich nicht auf die uns heute bekannten beschränkt. Der verborgene Wert dieser Branche in der Zukunft muss noch entwickelt werden.