Сүүлийн жилүүдэд 3D хэвлэх технологи хурдацтай хөгжиж, эрүүл мэнд, автомашин, сансар судлал, өргөн хэрэглээний бараа зэрэг олон салбарыг үндсээр нь өөрчилсөн. Нэмэлт үйлдвэрлэл гэгддэг 3D хэвлэх нь нарийн төвөгтэй, захиалгат объектуудыг бүтээх чадвараараа хүлээн зөвшөөрөгдсөн ч түүний хувьслын дараагийн үе шат нь илүү их дэвшлийг амлаж байна. Эдгээрийн дотор олон материалаар хэвлэх, сайжруулсан хэвлэлийн хурд, чанар сайжирсан. Энэхүү нийтлэл нь эдгээр хилийн технологиудыг судалж, цаашдын хувьсгал хийх боломжтой нээлтүүдийг урьдчилан таамаглах болноИрэх жилүүдэд 3D хэвлэх.
1. Олон материалаар хэвлэх: Өөрчлөлтийн хүрээг тэлэх
Уламжлал ёсоор, ихэнх 3D хэвлэх үйл явц нь хэвлэх ажилд нэг материалыг хамардаг. Гэсэн хэдий ч илүү ажиллагаатай, нарийн төвөгтэй дизайн хийх хэрэгцээ нь олон материалаар хэвлэх боломжийг бий болгосон. Энэхүү чадвар нь хуванцар, металл, керамик гэх мэт өөр өөр материалыг нэг хэвлэлд нэгэн зэрэг ашиглах боломжийг олгож, олон төрлийн шинэ хэрэглээний үүд хаалгыг нээж өгдөг.
Жишээлбэл, анагаах ухааны салбарт олон материалтай 3D хэвлэлт нь янз бүрийн шинж чанартай протез хийх боломжтой. Хатуу эд ангиудыг хатуу материал ашиглан хэвлэх боломжтой бол уян хатан утас ашиглан илүү зөөлөн, уян хатан хэсгүүдийг бүтээдэг. Энэхүү функц нь өвчтөний өвөрмөц хэрэгцээнд тохирсон ортотик, суулгац гэх мэт хувийн эмнэлгийн хэрэгслийг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад, олон материалтай 3D хэвлэлт нь мэдрэгч эсвэл нэгдсэн хэлхээ гэх мэт функциональ электрон эд ангиудыг нэг хэвлэмэл бүтэц дотор бий болгож, угсрах хэрэгцээг бууруулж, үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулдаг.
Хоёр ба түүнээс дээш төрлийн материалыг хэвлэх явцад нэгэн зэрэг хадгалдаг олон материалаар хэвлэхэд ашигладаг хамгийн түгээмэл технологи бол хос шахмал принтер ба тийрэлтэт систем юм. Эдгээр технологи хөгжихийн хэрээр илүү олон материал нийцэх болно3D хэвлэх үйлчилгээ, бүр илүү их өөрчлөн тохируулах, сайжруулсан функцийг зөвшөөрөх.
2. Хэвлэх хурд: Масс үйлдвэрлэлд зориулсан үйлдвэрлэлийг хурдасгах
3D хэвлэх нь маш нарийн тохируулгатай, нарийн хийц бүтээх чадвартай гэдгээрээ алдартай боловч тарилгын хэвлэх, CNC боловсруулах гэх мэт уламжлалт үйлдвэрлэлийн аргуудтай харьцуулахад хэвлэх хурд харьцангуй удаан байдаг гэж шүүмжилдэг. Гэсэн хэдий ч 3D хэвлэх хурдны технологийн дэвшил тэнгэрийн хаяанд байна.
Нэг ирээдүйтэй бүтээн байгуулалт бол тасралтгүй шингэн интерфэйсийн үйлдвэрлэл (CLIP) технологи нь гэрэл, хүчилтөрөгч ашиглан давирхайг тасралтгүй хатааж хэвлэх хугацааг эрс багасгадаг технологи юм. Carbon3D-ийн бүтээсэн CLIP технологи нь ердийн 3D хэвлэх аргуудаас 100 дахин хурдан объект бүтээх боломжтой. Энэхүү дэвшил нь нэмэлт үйлдвэрлэлийг масс үйлдвэрлэлд өрсөлдөх чадвартай болгох боломжтой юм.
Өөр нэг чухал дэвшил бол өндөр хурдны металл 3D хэвлэх технологи юм. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) болон шууд эрчим хүчний хуримтлал (DED) зэрэг техникүүд нь хурд, нарийвчлал нь амин чухал байдаг сансар огторгуй, автомашин зэрэг салбаруудад маш чухал алхам болох металлыг илүү хурдан хэвлэх боломжийг олгож байна. Эдгээр технологиуд нь эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг хадгалах эсвэл бүр сайжруулахын зэрэгцээ бүтээх хугацааг багасгах чадвартай.
Олон тэнхлэгт хэвлэхийг нэгтгэснээр принтерүүд нэгээс олон чиглэлд ажиллах боломжтой болсон нь хэвлэлийн үр ашгийг улам нэмэгдүүлнэ. Тодорхой материалын хувьд давхаргын өндөр болон хэвлэх хэв маягийг тохируулах боломжтой зүсэх оновчтой алгоритмыг хөгжүүлэх нь чанарыг алдагдуулахгүйгээр хэвлэх хурдыг нэмэгдүүлэх болно.
3. Чанарыг сайжруулах: 3D хэвлэх нарийвчлал ба өнгөлгөө
3D хэвлэх үйл явц үргэлжлэн хөгжиж байгаа тул хэвлэсэн объектын чанарыг сайжруулах нь анхаарлын төвд байсаар байна. Эрт үеийн 3D принтерүүд ихэвчлэн мэдэгдэхүйц давхаргын шугамтай, гадаргуугийн өнгөлгөө муутай, бүтцийн бүрэн бүтэн байдал муутай объектуудыг үйлдвэрлэдэг байв. Гэсэн хэдий ч ахиц дэвшил3D хэвлэх үйлчилгээтехнологи нь хэвлэх чанарын хил хязгаарыг давж байна.
Нэг чухал нээлт бол өндөр нарийвчлалтай хэвлэх чадварыг сайжруулсан явдал юм. Стереолитографи (SLA) болон Дижитал Гэрэл боловсруулах (DLP) зэрэг техникүүд нь гайхалтай гөлгөр өнгөлгөө бүхий өндөр нарийвчлалтай объектуудыг бүтээх чадвартай. Эдгээр технологи нь шингэний давирхайг давхаргаар нь эмчлэхийн тулд нарийн гэрлийн эх үүсвэрийг ашигладаг бөгөөд микроны түвшний нарийвчлал, гадаргуугийн онцгой чанарыг бий болгодог.
Чанарын өөр нэг сайжруулалт бол дэвшилтэт материалыг ашиглах явдал юм. Nylon 12 болон PEEK (Полиетеретеркетон) зэрэг өндөр хүчин чадалтай полимеруудыг одоо өндөр бат бэх, бат бөх чанар шаарддаг хэрэглээнд зориулж 3D хэвлэлтэд ихэвчлэн ашигладаг. Нэмж дурдахад карбон файбер нийлмэл материал зэрэг материалыг 3D хэвлэлтэнд нэгтгэж, хөнгөн атлаа бат бөх эд ангиудыг бүтээх боломжийг олгож байна. Материалын эдгээр дэвшилтүүд нь хэвлэх явцад дулааны хяналтыг сайжруулсантай хослуулан муруйлт, давхаргын тэгш бус байдал зэрэг асуудлуудыг багасгахад тусалдаг бөгөөд ингэснээр илүү тогтвортой, найдвартай гаралтыг бий болгодог.
Цаашилбал, хэвлэмэл объектыг боловсронгуй болгохын тулд дараах боловсруулалтын технологийг улам бүр ашиглаж байна. Өнгөлгөө, зүлгүүр, будах зэрэг техник нь хэвлэмэл хэсгийн гадаргуугийн өнгөлгөө, механик шинж чанарыг сайжруулдаг. Боловсруулалтын дараах автоматжуулсан системийн шинэчлэл нь мэргэжлийн чанартай үр дүнд хүрэхэд шаардагдах цаг хугацаа, хөдөлмөрийг багасгаж байна.
4. Тогтвортой 3D хэвлэх: Байгальд ээлтэй материал ба процесс
Аж үйлдвэрүүд тогтвортой байдлыг эрхэмлэхийн хэрээр 3D хэвлэх технологи нь эдгээр шаардлагыг хангахад дасан зохицож байна. Уламжлалт үйлдвэрлэл нь ихэвчлэн их хэмжээний материалын хог хаягдал гаргадаг боловч нэмэлт үйлдвэрлэл нь зөвхөн тухайн хэсэгт шаардлагатай нарийн хэмжээний материалыг ашигладаг тул илүү тогтвортой шийдлийг санал болгодог. Зөвхөн энэ тал нь 3D хэвлэлтийг уламжлалт хасах аргуудаас илүү байгальд ээлтэй болгодог.
Үүнээс гадна 3D хэвлэх зориулалттай био суурилсан, задрах чадвартай материалыг хөгжүүлэхэд ихээхэн анхаарал хандуулж байна. PLA (Polylactic Acid) зэрэг сэргээгдэх эх үүсвэрээс гаргаж авсан материалууд нь янз бүрийн хэрэглээнд, ялангуяа өргөн хэрэглээний бүтээгдэхүүн, сав баглаа боодлын салбарт түгээмэл болж байна. Түүнчлэн судлаачид дахин боловсруулсан материалыг 3D хэвлэлтэд ашиглах арга замыг судалж, үйлдвэрлэлийн үйл явцын байгаль орчны ул мөрийг улам бүр багасгаж байна.
Байгаль орчны асуудал улам бүр нэмэгдсээр байгаа тул 3D хэвлэх үйлчилгээ нь эрчим хүчний хэмнэлттэй принтерүүдийг санал болгож, тогтвортой үйлдвэрлэлийн туршлагыг ашигласнаар байгальд ээлтэй байх төлөвтэй байна. Хүсэлтийн дагуу захиалгат бүтээгдэхүүнийг бий болгож, бөөнөөр үйлдвэрлэх, хэт их бараа материалын хэрэгцээг багасгах чадвар нь илүү тогтвортой үйлдвэрлэлийн загварыг дэмждэг.
5. 3D хэвлэлийн ирээдүй: Технологийн нээлтүүд тэнгэрийн хаяанд байна
Ирээдүй рүү харахад 3D хэвлэх технологийн нээлтийн боломж асар их байна. Сонирхолтой бүтээн байгуулалтын нэг нь нано-хэвлэх бөгөөд энэ нь нано хэмжээст бүтцийг бий болгох боломжийг олгодог. Энэ нь электроник, биотехнологи, тэр ч байтугай квантын тооцоолол зэрэг салбарт шинэ боломжуудыг нээж өгч магадгүй юм.
Өөр нэг боломжит нээлт бол өөрийгөө хуулбарлах чадвартай 3D принтер бүтээх явдал юм. Эдгээр машинууд өөрсдийн эд ангиудыг бүтээхийн тулд 3D хэвлэлтийг ашиглаж, төвлөрсөн бус үйлдвэрлэлийн загварыг бий болгож чадна. Энэхүү үзэл баримтлал нь принтерийн үнийг эрс бууруулж, алслагдсан бүс нутгуудад эрэлт хэрэгцээтэй үйлдвэрлэлийн чадавхийг авчрах боломжтой.
Нэмж дурдахад хиймэл оюун ухаан (AI) болон машин сургалтыг 3D хэвлэх процесст нэгтгэснээр илүү ухаалаг, илүү үр ашигтай загвар гаргах боломжтой. Эдгээр технологиуд нь ажил бүрийн хамгийн сайн үр дүнд хүрэхийн тулд материалын урсгал, температур, хурд зэрэг хувьсагчдыг тохируулж, бодит цаг хугацаанд хэвлэх үйл явцыг оновчтой болгож чадна.
Дүгнэлт
3D хэвлэх технологи асар хурдацтай хөгжиж, олон төрлийн материал хэвлэх, хурд, чанар зэрэг дэвшилтүүд инновацийн тэргүүн эгнээнд явж байна. Эдгээр технологиуд үргэлжлэн хөгжихийн хэрээр3D хэвлэх болноОрчин үеийн үйлдвэрлэлд бүр ч илүү салшгүй хэсэг болж, олон төрлийн салбарт тохируулан өөрчлөх боломжтой, тогтвортой, үр ашигтай үйлдвэрлэлийн аргыг санал болгодог. Ойрын хэдэн жил нэмэлт үйлдвэрлэлээр боломжтой зүйлсийн хил хязгаарыг давж, 3D хэвлэх нь бидний өдөр тутмын амьдрал, үйлдвэрлэлд илүү их үүрэг гүйцэтгэх ирээдүй рүү хөтлөх томоохон нээлтүүдийг авчрахаа амлаж байна.
