Höyryindusoitu 3D-tulostus avaa uusia mahdollisuuksia todellisiin sovelluksiin

Maailma, jossa 3D-tulostus kehittyy jatkuvasti kyvyissään ja prosesseissaan. Äskettäinen Florida-yliopiston insinööritutkimus, joka on julkaistu Natural Communications-lehdessä, vie tätä teknologiaa vielä pidemmälle. Raportti kuvaa uutta höyryindusoitua 3D-tulostusmenetelmää, joka on sekä taloudellisempi että kestävämpi kuin nykyiset menetelmät. Tässä on, mitä sinun tarvitsee tietää.

Uusi 3D-tulostusmenetelmä

Uusi menetelmä, jota kutsutaan höyryindusoiduksi faasierotteluksi 3D-tulostuksena (VIPS-3D), lupaa tarjota uusia mahdollisuuksia samalla kun se vähentää valmistajien kustannuksia. Tämä uusi lähestymistapa 3D-tulostukseen mahdollistaa valmistajien rakentaa monimutkaisempia muotoja käyttäen useita materiaaleja, kuten polymeerejä, komposiitteja ja metalleja.

Florida-yliopiston insinöörit käyttivät uutta lähestymistapaa ja kemikaaleja näiden tehtävien toteuttamiseen. Prosessi alkoi siitä, että tutkijat päättivät, mitä 3D-tulostusmenetelmää haluttiin parantaa. Näissä sovelluksissa käytetään erilaisia menetelmiä ja materiaaleja, ja tutkijat halusivat luoda 3D-tulostusmenetelmän, joka tukee vaihtelevaa huokosuutta.

Monet käyttötapaukset vaativat huokoisia materiaaleja. Ne ovat usein vakaampia, kevyempiä ja kuluttavat vähemmän materiaalia. Tästä syystä 3D-tulostuksen tämä sektori on pitkään ollut tutkijoiden keskeinen kohde, jotka pyrkivät parantamaan toimintaa. Tässä on, miten tämä kekseliäs tiimi mahdollisti monimutkaisten huokoisten keramiikka- ja metallimuotojen tulostamisen.

Kuinka VIPS-3D toimii

Höyryindusoitu tulostusprosessi, jota käytetään tämän 3D-tulostusmenetelmän mahdollistamiseen, tunnetaan nimellä ei-liuottimella indusoitu faasierottelu (NIPS). Se toimii käyttämällä 3D-polymeeri- ja komposiittimateriaaleja tulostukseen. Nebuloitu ei-liuotin käytetään polymeripohjaisen musteen liuottamiseen tulostetusta kohteesta osana tätä prosessia.

Seuraavaksi alkaa matalan haihtuvuuden liuottimen poistoprosessi. Liuotin poistetaan tasaisesti, mikä kovettaa materiaalin tasaisesti.  Tämä vaihe mahdollistaa polymerisen faasin alkavan jäykistää materiaalia. Huomattavasti tämä prosessi on joustavampi materiaalien ja muotojen suhteen.

VIPS-3D:n edut

Tällä 3D-tulostusmenetelmällä on merkittäviä etuja, joita alan ammattilaiset kaipaavat. Ensinnäkin se mahdollistaa insinööreille porositeetin kaltaisten keskeisten tekijöiden skaalaamisen. Lisäksi he voivat säätää luomuksiaan tilallisesti, mikä mahdollistaa toimivien monimateriaalisten kappaleiden suoran tulostamisen, kun ne yhdistetään useisiin materiaaleihin.

Joustavuus

Toinen merkittävä etu on lisätty joustavuus, jonka VIPS-3D tuo markkinoille. Prosessi mahdollistaa laajan materiaalivalikoiman käytön. Insinöörit ovat osoittaneet, että menetelmä toimii hyvin keramiikka- ja metallikohteiden tulostuksessa. Tämä kyky tekee mahdolliseksi monimutkaisten muotojen tulostamisen useita materiaaleja käyttäen, mukaan lukien ne, jotka hyödyntävät keramiikka- tai metallihiukkasia rakenteen tarjoamiseksi.

Säätömahdollisuus tässä prosessissa on suuri plussa, joka voi auttaa sitä löytämään markkinakäyttötapauksia nopeammin. Järjestelmä mahdollistaa käyttäjille interfilamenttihuokoisuuden ja epäorgaanisen tilanpidikkeen asettamisen. Tämä vaihtoehto antaa sinun säätää tulostusolosuhteita. Esimerkiksi voit päättää tehdä kohteesta kevyemmän ja käyttää vähemmän materiaalia yksinkertaisesti lisäämällä sen huokoisuutta valmistusvaiheessa.

Taloudellisesti

Yksi tärkeimmistä syistä, miksi tästä uudesta 3D-tulostusmenetelmästä puhutaan niin paljon, on sen taloudellisuus perinteisiin menetelmiin verrattuna. Orgaanisten materiaalien ja uusien tulostusmenetelmien käyttö vähentää kustannuksia merkittävästi.

Lisäksi, koska projekti voi säätää huokoisuutta, syntyy vähemmän jätettä tai tarpeetonta musteen käyttöä. Kaikki nämä tekijät parantavat tulosta. Yritykselle, jonka liiketoimintamalli perustuu 3D-tulostukseen, nämä kustannussäästöt ovat merkittäviä.

Vähemmän infrastruktuuria vaaditaan

Tutkijoiden kehittämä höyryindusoitu 3D-tulostusprosessi tarjoaa toisen lisäedun: Se vaatii huomattavasti vähemmän infrastruktuuria asennukseen, käyttöön ja ylläpitoon. Ei-liuottimen käyttö mahdollistaa suurimman osan sen kierrättämisestä. Lisäksi tämä 3D-tulostusmenetelmä kuluttaa paljon vähemmän sähköä kuin nykyiset menetelmät. Liuottimen käyttö mahdollistaa kohteen lukitsemisen paikalleen ilman tarvetta tulostaa jokainen osa uudelleen. Näin ollen sen asettaminen, siirtäminen ja käyttö on helpompaa.

Huoneolosuhteet

Huomionarvoista on, että tätä 3D-tulostusmenetelmää voidaan toteuttaa tavallisissa huoneolosuhteissa. Tämä on suuri etu niille, jotka haluavat tulostaa tiettyjä polymeereja ja metalleja, jotka usein vaativat lämpöä. VIPS-3D-tulostus polymeri-, metall- ja komposiittimateriaaleille voi tapahtua huoneolosuhteissa tasaisilla tuloksilla.

Uudelleenkäytettävä

VIPS-3D-menetelmä esittelee liuottimen kierrätysjärjestelmän. Tämä prosessi mahdollistaa ei-liuottimen uudelleenkäytön useita kertoja. Jokaisen istunnon jälkeen liuotin poistetaan ja kerätään. Tämä strategia varmistaa, ettei se päädy ympäristöön ja säästää rahaa.

Kestävästi Höyryindusoitua Tulostusta Käyttäen

Yksi projektin kiehtovimmista puolista on ympäristöystävällisten nesteiden käyttö. Nämä uudet 3D-tulostusmusteen vaihtoehdot hyödyntävät liukenevia polymeripohjaisia vaihtoehtoja, jotka eivät vahingoita ympäristöä. Tästä syystä monet ennustavat 3D-tulostuksen olevan yksi parhaista tavoista vähentää ympäristövaikutuksia.

Insinööri-tiimi

Huomionarvoista on, että tutkimukseen kuului mekaanisen ja ilmailu- ja avaruustekniikan professoreja Yong Huang, Ph.D., ja Marc Sole-Gras, Ph.D. Sole-Gras on artikkelin pääkirjoittaja ja oli tohtori Huangin entinen opiskelija. Tiimi on hakemassa ja saanut kaksi patenttia osana tutkimustaan, ja suurin osa tutkimuksen rahoituksesta on peräisin National Science Foundationista ja Department of Energysta.

Mahdolliset sovellukset

On monia sovelluksia, joissa 3D-tulostuksen huokoiset materiaalit ovat ratkaisevan tärkeitä tehtävän suorittamisessa. Joskus on tarpeen tehdä kohteesta huokoinen, jotta se on kevyempi, mahdollistaa ilmankierron tai on rakenteellisesti kestävämpi. Tässä ovat avainalat, joihin tämä kehitys voisi vaikuttaa

Terveydenhuolto

Huokoisten lääketieteellisten implanttien tai muiden hyödyllisten terveydenhuoltotuotteiden luominen on täydellinen esimerkki siitä, miten tämä teknologia voisi auttaa miljoonia ihmisiä elämään parempaa elämää. Tutkijat ovat jo huomauttaneet sen potentiaalista luun kudostekniikassa.

Tämä sektori voisi nähdä menetelmän käytön realististen implanttien luomisessa, jotka vastaavat kehosi muiden solujen huokoisuutta. Tämä lähestymistapa auttaisi vähentämään proteettien ja implanttien vaikutusta mahdollistamalla niiden paremman sopeutumisen kehoosi.

Biohybridi-robotiikka

Toinen ala, josta on paljon hyötyä VIPS-3D:n integroinnista, on biohybridi-robotit. Nämä laitteet on rakennettu jäljittelemään tai laajentamaan luonnollisia mekaanisia prosesseja. Voit ajatella robotteja, jotka muistuttavat ihmisiä tai muita eläimiä. Ne voivat jopa yhdistää orgaanista kudosta mekaanisiin prosesseihin saavuttaakseen vaikuttavia tavoitteita

Biohybridi-robotit ovat nousussa ja hyvällä perusteella. Ne voisivat auttaa miljoonia ihmisiä. On jo biohybridi-robotteja, jotka auttavat ihmisiä puhumaan, kävelemään ja tulevaisuudessa näkemään. Tekoälyn integrointi on auttanut tätä alaa. Nyt VIPS-3D voisi tehdä näistä kohteista kevyempiä, mikä parantaisi akun kestoa ja siirrettävyyttä.

Avaruusteollisuus

Avaruusteollisuus on toinen alue, jossa huokoiset 3D-tulostusmenetelmät menestyvät. Huokoisuus on ratkaisevan tärkeää painon vähentämisessä, ja kun puhutaan avaruusteollisuudesta, paino on aina keskeinen tekijä. Uusi menetelmä voisi virtaviivaistaa kevyiden avaruustuotteiden luomista lennossa.

Nämä 3D-tulostimet voisivat joskus tulevaisuudessa luoda korvaavia osia avaruusalukselle. Kyky räätälöidä materiaalinkäyttöä ja integroida polymeereja ja metalleja tekee siitä ihanteellisen ratkaisun näihin tilanteisiin.

Yritykset, jotka voisivat hyötyä höyryindusoivasta tulostuksesta

Monet teollisuudenalat ja yritykset näkevät suoria hyötyjä tästä teknologiasta, jos se otetaan käyttöön. Avaruusteollisuudesta energiaan ja autoteollisuuteen 3D-tulostus on kasvussa. Tässä on muutama yritys, jotka voisivat hyödyntää VIPS-3D-teknologiaa parantaakseen tarjontaansa ja markkina-asemaansa.

1. Ansys Inc

Ansys on Yhdysvalloissa toimiva insinööritason simulointiohjelmistojen ja -palveluiden tarjoaja, joka on ansainnut maineen edelläkävijänä markkinoilla. Yritys erikoistuu simulointipalveluihin, jotka auttavat monimutkaisten tuotesuunnitelmien toteuttamisessa. VIPS-3D:n integrointi voisi auttaa lievittämään monia asiakkaiden kohtaamia suunnitteluhaasteita.

Ansys on hyvin tunnettu markkinoilla ja on tällä hetkellä maailman suurin insinööri-simulointiyritys. Sen asiakaskunta kattaa materiaalit, energian, terveydenhuollon, autoteollisuuden ja avaruusteollisuuden. Tämä monipuolinen asiakaskunta ja palveluiden kysyntä ovat auttaneet yritystä varmistamaan jatkuvat suotuisat tulosennusteet.

2. Materialise NV

Belgialainen Materialise NV tarjoaa 3D-tulostuspalveluita yritystasoisille asiakkaille. Valmistaja tarjoaa sekä ohjelmisto- että tulostusratkaisuja globaalille yleisölle.

Yritys on kokenut merkittävää kasvua tänä vuonna. Erityisesti se on nähnyt 30 % liikevaihdon kasvun menestyksensä ansiosta lääketieteellisessä lisävalmistuksessa.

Höyryindusoitu 3D-tulostus – Lisää kestävyyttä ja ympäristökestävyyttä

Kun tarkastelet tätä uutta 3D-tulostusmenetelmää, on helppo nähdä, miksi niin moni sanoo sen olevan alan tulevaisuus. Sen kyky tulostaa useita materiaaleja monimutkaisissa muodoissa tekee siitä ainutlaatuisen. Lisäksi sen keskittyminen kestävyyteen ja taloudellisuuteen luomisprosessissa tekee siitä ihanteellisen ratkaisun monille yrityksille, jotka etenevät tulevaisuudessa.

Lisää tietoa muista hienoista 3D-tulostusprojekteista täällä.