Η Εκτύπωση 3Δ με Επαγωγή Ατμού Ανοίγει Νέες Διόδους για Πραγματικές Εφαρμογές

Ο κόσμος της τρισδιάστατης εκτύπωσης συνεχίζει να εξελίσσεται στις δυνατότητες και τις διαδικασίες του. Μια πρόσφατη μελέτη από μηχανικούς του Πανεπιστημίου της Φλόριντα που δημοσιεύτηκε στο Natural Communications προωθεί αυτήν την τεχνολογία ακόμη πιο μακριά. Η έκθεση περιγράφει μια νέα μέθοδο εκτύπωσης 3Δ με επαγωγή ατμού που είναι τόσο πιο οικονομική όσο και πιο βιώσιμη από τις τρέχουσες μεθόδους. Ακολουθεί τι πρέπει να γνωρίζετε.

Νέα Μέθοδος Εκτύπωσης 3Δ

Η νέα μέθοδος που ονομάζεται εκτύπωση 3Δ με φάση-διαχωρισμό επαγόμενη από ατμό (VIPS-3D) υπόσχεται να προσφέρει νέες δυνατότητες ενώ μειώνει το κόστος για τους κατασκευαστές. Αυτή η νέα προσέγγιση στην εκτύπωση 3Δ επιτρέπει στους κατασκευαστές να δημιουργούν πιο σύνθετα σχήματα χρησιμοποιώντας πολλαπλά υλικά, όπως πολυμερή, σύνθετα υλικά και μέταλλα.

Οι μηχανικοί του Πανεπιστημίου της Φλόριντα χρησιμοποίησαν μια νέα προσέγγιση και χημικές ουσίες για την εκτέλεση αυτών των εργασιών. Η διαδικασία ξεκίνησε με τους ερευνητές να αποφασίζουν ποια διαδικασία εκτύπωσης 3Δ θα βελτιώσουν. Υπάρχουν διαφορετικές μέθοδοι και υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις εφαρμογές και οι ερευνητές ήθελαν να δημιουργήσουν μια μέθοδο εκτύπωσης 3Δ που να υποστηρίζει διαφορετικά επίπεδα πορώδους.

Υπάρχουν πολλές περιπτώσεις χρήσης όπου τα πορώδη υλικά είναι κρίσιμα. Συχνά είναι πιο σταθερά, ελαφριά και χρησιμοποιούν λιγότερο υλικό. Ως εκ τούτου, αυτός ο τομέας της αγοράς εκτύπωσης 3Δ αποτελεί εδώ και καιρό εστία ερευνών που επιδιώκουν τη βελτίωση των λειτουργιών. Ακολουθεί πώς αυτή η ομάδα ευφυών μυαλών κατάφερε να εκτυπώσει σύνθετα πορώδη κεραμικά και μεταλλικά σχήματα.

Πώς Λειτουργεί η VIPS-3D

Η διαδικασία εκτύπωσης με επαγωγή ατμού που χρησιμοποιείται για αυτήν τη μέθοδο εκτύπωσης 3Δ ονομάζεται φάση-διαχωρισμός που προκαλείται από μη διαλύτη (NIPS). Λειτουργεί χρησιμοποιώντας ένα πολυμερές 3Δ και σύνθετα υλικά για την εκτύπωση. Ένας νεφελώδης μη διαλύτης χρησιμοποιείται για τη διάλυση του μελάνης βασισμένης σε πολυμερή από το εκτυπωμένο αντικείμενο ως μέρος αυτής της διαδικασίας.

Στη συνέχεια, ξεκινά η διαδικασία αφαίρεσης διαλύτη χαμηλής πτητικότητας. Ο διαλύτης εξάγεται με συνεπή τρόπο, σκληρύνοντας το υλικό ομοιόμορφα. Αυτό το βήμα επιτρέπει στη φάση του πολυμερούς να αρχίσει να σκληρώνει το υλικό. Ιδιαίτερα, αυτή η διαδικασία είναι πιο ευέλικτη όσον αφορά τα υλικά και τα σχήματα.

Οφέλη της VIPS-3D

Αυτή η μέθοδος εκτύπωσης 3Δ προσφέρει σημαντικά οφέλη που επιζητούν οι επαγγελματίες του κλάδου. Κατ’ αρχάς, επιτρέπει στους μηχανικούς να κλιμακώσουν βασικούς παράγοντες όπως η πορώδης. Επιπλέον, μπορούν να ρυθμίζουν χωρικά τις δημιουργίες τους, επιτρέποντας την άμεση εκτύπωση λειτουργικών πολυ-υλικών κομματιών όταν συνδυάζονται με πολλαπλά υλικά.

Ευελιξία

Ένα ακόμη σημαντικό όφελος είναι η πρόσθετη ευελιξία που φέρνει η VIPS-3D στην αγορά. Η διαδικασία επιτρέπει τη χρήση μιας τεράστιας επιλογής υλικών. Οι μηχανικοί έχουν αποδείξει ότι η μέθοδος λειτουργεί καλά στην εκτύπωση κεραμικών και μεταλλικών αντικειμένων. Αυτή η δυνατότητα καθιστά εφικτή την εκτύπωση σύνθετων σχημάτων χρησιμοποιώντας πολλαπλά υλικά, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που αξιοποιούν κεραμικά ή μεταλλικά σωματίδια για την παροχή δομής.
Η δυνατότητα ρύθμισης αυτής της διαδικασίας αποτελεί μεγάλο πλεονέκτημα που μπορεί να βοηθήσει στην ταχύτερη εξεύρεση περιπτώσεων χρήσης στην αγορά. Το σύστημα επιτρέπει στους χρήστες να ορίζουν την ενδιάμεση πορώδης των νημάτων και τον ανόργανο χώρο-καταλύτη. Αυτή η επιλογή σας επιτρέπει να προσαρμόζετε τις συνθήκες εκτύπωσης. Για παράδειγμα, μπορείτε να αποφασίσετε να κάνετε το αντικείμενο πιο ελαφρύ και να χρησιμοποιήσετε λιγότερο υλικό απλώς αυξάνοντας την πορώδη του κατά την κατασκευή.

Οικονομικά

Ένας από τους κύριους λόγους για την ευρεία συζήτηση γύρω από αυτή τη νέα μέθοδο εκτύπωσης 3Δ είναι ότι είναι πιο οικονομική από τις παραδοσιακές μεθόδους. Η χρήση οργανικών υλικών και νέων μεθόδων εκτύπωσης μειώνει σημαντικά το κόστος. Επιπλέον, καθώς το έργο μπορεί να ρυθμίσει την πορώδη, υπάρχει λιγότερος σπατάλη ή περιττή χρήση μελάνης. Όλοι αυτοί οι παράγοντες συμβάλλουν στο τελικό αποτέλεσμα. Για μια εταιρεία που βασίζεται στην εκτύπωση 3Δ ως μέρος του βασικού επιχειρηματικού της μοντέλου, αυτά τα κόστη κάνουν τη διαφορά.

Λιγότερη Υποδομή Απαιτείται

Η διαδικασία εκτύπωσης 3Δ με ατμό των ερευνητών έχει ένα ακόμη πρόσθετο όφελος: Απαιτεί πολύ λιγότερη υποδομή για την εγκατάσταση, λειτουργία και συντήρηση. Η χρήση μη διαλυτικού υγρού επιτρέπει την ανάκτηση του μεγαλύτερου μέρους του. Επιπλέον, αυτή η μέθοδος εκτύπωσης 3Δ χρησιμοποιεί πολύ λιγότερη ενέργεια σε σύγκριση με τις υπάρχουσες μεθόδους. Η χρήση του διαλύτη επιτρέπει το αντικείμενο να κλειδωθεί στη θέση του χωρίς την ανάγκη επανεκτύπωσης κάθε τμήματος. Ως εκ τούτου, είναι πιο εύκολο να εγκατασταθεί, μεταφερθεί και χρησιμοποιηθεί.

Συνθήκες Δωματίου

Αξιοσημείωτο, αυτή η μέθοδος εκτύπωσης 3Δ μπορεί να πραγματοποιηθεί υπό κανονικές συνθήκες δωματίου. Αυτό αποτελεί μεγάλο πλεονέκτημα για όσους επιδιώκουν να εκτυπώσουν ορισμένους τύπους πολυμερών και μετάλλων που συχνά απαιτούν θερμότητα. Η εκτύπωση VIPS-3D πολυμερών, μεταλλικών και σύνθετων υλικών μπορεί να γίνει σε συνθήκες δωματίου με συνεπή αποτελέσματα.

Επαναχρησιμοποιήσιμο

Η μέθοδος VIPS-3D εισάγει ένα σύστημα ανάκτησης διαλύτη. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση του μη διαλύτη πολλές φορές. Μετά από κάθε συνεδρία, ο διαλύτης αφαιρείται και συλλέγεται. Αυτή η στρατηγική εξασφαλίζει ότι δεν θα μολύνει το περιβάλλον και εξοικονομεί χρήματα.

Βιώσιμη Χρήση Εκτύπωσης με Επαγωγή Ατμού

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά στοιχεία αυτού του έργου είναι η χρήση φιλικών προς το περιβάλλον υγρών. Αυτές οι νέες επιλογές μελανιού για εκτυπωτές 3Δ αξιοποιούν διαλυτό πολυμερές που δεν βλάπτει το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, πολλοί προβλέπουν ότι η εκτύπωση 3Δ είναι ένας από τους καλύτερους τρόπους για τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος.

Ομάδα Μηχανικών

Αξιοσημείωτο, η έρευνα περιελάμβανε τους καθηγητές μηχανικής και αεροδιαστημικής μηχανικής Yong Huang, Ph.D., και Marc Sole-Gras, Ph.D. Αξιοσημείωτο, ο Sole-Gras είναι ο κύριος συγγραφέας του κειμένου και ήταν πρώην φοιτητής του Δρ. Huang. Η ομάδα υπέβαλε και έλαβε δύο πατέντες ως μέρος της έρευνά τους, με την πλειονότητα της χρηματοδότησης να προέρχεται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (National Science Foundation) και το Υπουργείο Ενέργειας (Department of Energy).

Δυνατές Εφαρμογές

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές όπου η εκτύπωση πορώδους υλικού 3Δ είναι κρίσιμη για την ολοκλήρωση μιας εργασίας. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου χρειάζεται να κάνετε το αντικείμενο πορώδες ώστε να είναι πιο ελαφρύ, να επιτρέπει τη ροή αέρα ή να είναι πιο δομικά ανθεκτικό. Ακολουθούν οι βασικοί κλάδοι που αυτή η ανάπτυξη θα μπορούσε να επηρεάσει

Υγειονομική Περίθαλψη

Η δημιουργία πορώδους ιατρικών εμφυτευμάτων ή άλλων χρήσιμων προϊόντων υγειονομικής περίθαλψης αποτελεί ένα τέλειο παράδειγμα του πώς αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει εκατομμύρια ανθρώπους να ζήσουν καλύτερα. Ήδη, οι ερευνητές έχουν επισημάνει το δυναμικό της στον τομέα της μηχανικής οστικού ιστού. Αυτός ο κλάδος θα μπορούσε να δει αυτή τη μέθοδο να χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ρεαλιστικών εμφυτευμάτων που ταιριάζουν με την πορώδη των άλλων κυττάρων στο σώμα σας. Αυτή η προσέγγιση θα βοηθούσε στη μείωση της επίπτωσης των προθετικών και εμφυτευμάτων, επιτρέποντάς τους να ενσωματωθούν καλύτερα στο σώμα σας.

Βιουβριδική Ρομποτική

Ένας άλλος τομέας που μπορεί να ωφεληθεί σημαντικά από την ενσωμάτωση της VIPS-3D είναι τα βιουβριδικά ρομπότ. Αυτές οι συσκευές κατασκευάζονται για να μιμούνται ή να επεκτείνουν τις φυσικές μηχανικές διαδικασίες. Μπορείτε να σκεφτείτε ρομπότ που μοιάζουν με ανθρώπους ή άλλα ζώα. Μπορούν ακόμη και να συνδυάσουν οργανικό ιστό με μηχανικές διαδικασίες για την επίτευξη εντυπωσιακών στόχων. Τα βιουβριδικά ρομπότ αυξάνονται και για καλό λόγο. Θα μπορούσαν να βοηθήσουν εκατομμύρια ανθρώπους. Υπάρχουν ήδη βιουβριδικά ρομπότ που βοηθούν τους ανθρώπους να μιλούν, να περπατούν και στο μέλλον, να βλέπουν. Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης έχει βοηθήσει στην ενίσχυση αυτού του κλάδου. Τώρα, η VIPS-3D θα μπορούσε να βοηθήσει να γίνουν αυτά τα αντικείμενα πιο ελαφριά, βελτιώνοντας τη διάρκεια μπαταρίας και τη φορητότητα.

Αεροδιαστημική

Η βιομηχανία αεροδιαστημικής είναι ένας ακόμη τομέας όπου οι μέθοδοι εκτύπωσης πορώδους 3Δ ευδοκιμούν. Η πορώδης είναι κρίσιμη όταν μειώνεται το βάρος και, όταν μιλάμε για αεροδιαστημική, το βάρος είναι πάντα στο επίκεντρο. Η νέα μέθοδος θα μπορούσε να βελτιστοποιήσει τη δημιουργία ελαφρών αεροδιαστημικών προϊόντων εν κινήσει. Αυτοί οι εκτυπωτές 3Δ θα μπορούσαν κάποια μέρα να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ανταλλακτικών για διαστημόπλοιο. Η δυνατότητα προσαρμογής της χρήσης υλικών και η ενσωμάτωση πολυμερών και μετάλλων την καθιστούν την ιδανική λύση για αυτά τα σενάρια.

Εταιρείες που Θα Μπορούσαν να Ωφεληθούν από την Εκτύπωση με Επαγωγή Ατμού

Υπάρχουν πολλοί κλάδοι και επιχειρήσεις που θα δουν άμεσα οφέλη από αυτήν την τεχνολογία εάν υλοποιηθεί. Από την αεροδιαστημική μέχρι την ενέργεια και την αυτοκινητοβιομηχανία, η εκτύπωση 3Δ βρίσκεται σε άνοδο. Ακολουθούν μερικές εταιρείες που θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν την τεχνολογία VIPS-3D για να βελτιώσουν τις προσφορές τους και τη θέση τους στην αγορά.

1. Ansys Inc

Η Ansys είναι μια αμερικανική εταιρεία λογισμικού και παρόχου υπηρεσιών προσομοίωσης μηχανικής που έχει κερδίσει φήμη ως πρωτοπόρος δύναμη στην αγορά. Η εταιρεία ειδικεύεται σε υπηρεσίες προσομοίωσης που βοηθούν σε πολύπλοκες σχεδιάσεις προϊόντων. Η ενσωμάτωση της VIPS-3D θα μπορούσε να βοηθήσει στην αντιμετώπιση πολλών προκλήσεων σχεδίασης που αντιμετωπίζουν οι πελάτες της.

Η Ansys είναι ευρέως γνωστή στην αγορά και αυτή τη στιγμή είναι η μεγαλύτερη εταιρεία προσομοίωσης μηχανικής παγκοσμίως. Η πελατεία της καλύπτει τους κλάδους των υλικών, της ενέργειας, της υγειονομικής περίθαλψης, της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής. Αυτή η ποικίλη πελατεία και η ζήτηση για τις υπηρεσίες της βοήθησαν την εταιρεία να εξασφαλίσει συνεχή ευνοϊκά κέρδη.

2. Materialise NV

Η Materialise NV με έδρα το Βέλγιο προσφέρει υπηρεσίες εκτύπωσης 3Δ σε πελάτες επιχειρηματικού επιπέδου. Ο κατασκευαστής προσφέρει τόσο λογισμικό όσο και λύσεις εκτύπωσης σε παγκόσμιο κοινό.

Έχει σημειώσει σημαντική ανάπτυξη φέτος. Συγκεκριμένα, η εταιρεία έχει δει αύξηση εσόδων κατά 30% λόγω της επιτυχίας της στον τομέα της ιατρικής προσθετικής κατασκευής.

Εκτύπωση 3Δ με Επαγωγή Ατμού – Περισσότερη Ανθεκτικότητα και Βιωσιμότητα

Όταν κοιτάζετε αυτή τη νέα μέθοδο εκτύπωσης 3Δ, είναι εύκολο να καταλάβετε γιατί πολλοί άνθρωποι τη θεωρούν το μέλλον της βιομηχανίας. Η ικανότητά της να εκτυπώνει πολλαπλά υλικά σε σύνθετες μορφές την καθιστά μοναδική. Επιπλέον, η εστίασή της στη βιωσιμότητα και την οικονομία μέσα στη διαδικασία δημιουργίας την καθιστά την ιδανική λύση για πολλές εταιρείες που προχωρούν μπροστά.

Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα έργα εκτύπωσης 3Δ εδώ.