다재다능한 3D 프린팅 기술, 내부 프로토 타이핑의 문을 열다

이번 주, 미주리 대학교의 연구팀은 Nature Communications 과학 저널에 새로운 다재다능한 3D 프린팅 방법을 소개하는 연구를 발표했다. 이 방법은 레이저와 직접 잉크 작성 기술을 활용하여 새로운 제품 디자이너에게 새로운 수준의 유연성을 제공한다. 여기서 연구자들이 발견한 내용과 이를 통해 몇 년 내에 여러 산업을 혁신할 수 있는 방법을 살펴본다.

다재다능한 3D 프린팅의 주요 문제

다양한 재료와 공정을 사용하여 아이템을 제작하는 것은 공업 혁명 초기부터 엔지니어들이 해결하려고 시도한 가장 큰 과제 중 하나였다. 오늘날에도 이 작업은 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들며 여러 제3자의 사용이 필요하다.

Source – University of Missouri

현재 3D 프린팅 산업은 혁신의 도중이다. 새로운 기술, 방법, 재료가 이러한 장치의 사용성을 개선했다. 그러나 이러한 단위는 재료 교차 및 기능에 제한적이다. 연구자들이 소개한 방법은 플라스틱, 금속, 반도체를 정확하게 인쇄할 수 있는 단일 프린터로 이 작업을 간소화할 수 있다.

낭비

複雑한 다재다능한 제품을 제작하는 것은 매우 낭비가 많다. 내부에서 제작하는 경우 공정은 위치 및 자금의 제약을满足하기 위해 조정되어야 한다. 작업을 아웃소싱하는 경우에는 제품을 다른 제조업체에 배송하는 추가 비용이 발생한다. 연구자들이 제안한 모든 기능을 갖춘 3D 프린팅 공정은 이러한 문제를 제거하고 효율성을 최대화할 수 있는 내부 공정을 제공할 수 있다.

다재다능한 3D 프린팅 연구

이 연구는 자유형 다재다능한 조립 공정(FMAP)을 소개한다. FMAP은 여러 제조업체에서 수행되던 작업을 단일 기계로 수행할 수 있다. 이 작업을 수행하기 위해 프린터는融합 필라멘트 제작(FFF), 직접 잉크 작성(DIW), 자유형 레이저 유도(FLI)를 사용하여 재료에 대한 인쇄 기능을 향상시킨다.

报告에 따르면, 목적을 위한 3 노즐 3D 프린터가 구축되었다. 첫 번째 노즐은 필라멘트를 추가하는 역할을 담당했다. 두 번째 노즐은 자유형 레이저 유도(FLI)를 사용하여 개방형 공간에서 재료를 변경했다. 마지막 노즐은 항목을 완료하기 위해 필요한 추가 재료 및 기타 기능 재료를 도입했다.

테스트

테스트에는 복잡한 장치를 생성하기 위해 폴리카보네이트 변형체가 사용되었다. 단위에는事先 설계되고 고정밀도로 자동으로 적용된 기능 재료가 포함되었다. 총으로 연구자들은 작동하는 UV 센서, 3D 자기 인코더, 크로스바 LED 회로, 다기능 스프링을 위한 장력 센서, 커패시터 센서를 생성했다. उनक의 마지막 작업은 가장 어려운 작업이었다. 내장 조울 열원(Joule heater)을 갖춘 통합 미세 유체 반응기, 일반적으로 나노 물질 합성을 위해 사용된다.

연구자

이 연구는 미주리 대학교에서 수행되었다. 博士 과정 학생 Bujingda Zheng가 이끌었다. 또한, Jian “Javen” Lin, 기계 및 항공 우주 공학 부교수도 이 프로젝트를 공동으로 이끌었다. 연구 자금은 국립 과학 재단(NSF) 고급 제조 프로그램 및 NSF I-Corps에서 지원되었다.

영감

연구자들은 프로젝트에 대해 인터뷰할 때 자연에서 영감을 받았다고 말했다. 그들은 자연은 낭비가 없다고 설명했다. 그것은 목적과 구조를 갖춘 모든 세포로 진화한다. 그들의 목표는 오늘날의 제조 공정을 효율성 수준으로 적용하여 낭비를 줄이고 혁신을 추진하는 것이다.

다재다능한 3D 프린팅의 이점

연구자들의 새로운 3D 프린팅 방법은 여러 가지 이점을 제공한다. 하나는 제품을 생성하는 비용을 줄일 수 있다. 다재다능한 다층 센서, 회로 기판, 직물을 제작할 수 있는 단일 기계는 산업을 혁신할 수 있다. 전자 부품을 통합할 수 있는 기능을 추가하면 다음 세대의 엔지니어가 자유롭게 생성할 수 있다.

更好的 프로토 타이핑

이 모든 기능을 갖춘 프린팅 장치는 엔지니어가 프로토 타입을 훨씬 더 빠르게 생성하고 테스트할 수 있게 할 것이다. 3D 프린팅 장치는 몇 시간 또는 몇 일 안에 생성될 수 있다. 현재의 방법으로 새로운 장치를 프로토 타입화하는 데 몇 주가 걸릴 수 있다. 미래의 디자이너들은 프로토 타이핑 공정을 걱정하지 않고 생성할 수 있다.

이 장치는 전세계적으로 많은 비즈니스에 대한 내부 연구 개발 능력을 향상시킬 것이다. 제작 시간, 비용을 줄이고 새로운 제품을 시장에 배포하는 것을 개선할 것이다. 따라서 연구자들의 노력에 많은 주목이 집중되고 있다.

다재다능한 3D 프린팅 응용

통합된 3D 프린팅 장치에는 많은 응용 프로그램이 있다. 이러한 단위는 더 쉽게 생성된다. 자동화된 시스템을 사용하여 품질 관리를 개선하기 위해 AI를 통합할 수 있다. 여기에는 다음 몇 년 안에 시장에 나올 수 있는 몇 가지 유망한 응용 프로그램이 있다.

고급 자연 센서

자연을 모니터링하는 것은 데이터를不断하게 수집해야 하는 정밀한 과학이다. 생태계를 방해하지 않도록 센싱 장비를 숨기는 방법을 개발했다. 이 새로운 3D 프린팅 방법을 사용하면 환경과 완벽하게 일치하는 자연스러운 객체를 생성할 수 있으며 실시간 데이터를 제공할 수 있다.

더智能한 기계

또 다른 응용 프로그램은 기계를 감각을 갖도록 하는 것이다. 온도 및 압력 센서를 장치에 통합하면 이러한 단위에 대한 또 다른 감각의 계층을 제공할 수 있다. 미래에는 이 기술을 사용하여 더 작고 더 민첩한 로봇을 생성할 수 있다.

착용 가능한 센서

웨어러블 시장은 성장하고 있다. 피트니스, 군사, 헬스케어 부문에 걸쳐重大한 투자가 이루어지고 있다. 웨어러블은 건강 문제에서 회복하는 사람들을 도와주는 데 도움이 되고 실시간 모니터링을 제공하며 매우 인기 있다. 3D 프린팅 기능을 통합하면 이러한 장치를 더 작고 더 편안하게 만들 수 있다. 따라서 이러한 장치를 연장 또는 영구적으로 착용하기 위해 제작할 수 있다.

웨어러블 시장은 빠르게 성장하는 분야로, 보고서에 따르면 올해 186.48B 달러에 이를 것으로 예상된다. 또한, 분석가들은 이 산업이 2029년까지 17.60%의 연평균 성장률을 기록하여 493.26B 달러에 이를 것으로 예상한다. 이러한 장치를 3D 프린팅하면 더 접근하기 쉽고 저렴하게 제작할 수 있어 더 많은 사람들이 이를 사용할 수 있을 것이다.

로봇

로봇공학은 이러한 혁신으로 가장 많은 것을 얻을 수 있다. 3D 프린팅 회로 및 복잡한 장치는 로봇의 무게를 줄일 수 있다. 로봇의 무게를 줄이면 이러한 장치에 대한 전력 및 배터리 수명이 증가한다. 따라서 내일의 로봇은 이전보다 더 가볍고, 빠르고, 더智能하며, 더 민첩할 것이다. 또한, 로봇은 원격 위치에서 자기 수리를 수행하기 위해 3D 프린터를 통합할 수 있다.

이 발견으로益을 얻을 수 있는 회사

3D 프린팅 산업은 혁신으로 여러 방향으로 시장을 이끌고 있다. 특히, 3D 프린팅 마이크로 칩 산업은 가장 빠르게 성장하고 가장 성공적인 산업 중 하나이다. 여기에는 새로운 3D 프린팅 방법을 사용하여 제품 및 효율성을 개선할 수 있는 몇 가지 회사들이 있다.

1. Qualcomm Incorporated

(QCOM )

Qualcomm Incorporated는 1985년에 서비스에 들어간 이후 통신 및 기술 시장에서 선구자였다. 이 제조업체는 고급 통신 장비 및 반도체를 제작하여 명성을 얻었다. 가장 유명한 제품은 CDMA/WCDMA 및 Snapdragon 프로세서이다.

Qualcomm은 시장에서 강력한 위치를 유지하고 있다. 이 샌디에고 기반의 회사에서 2023년에 35.82B 달러의 이익을 얻었다. 이 회사는 시장 위치 및 출시 예정인 혁신적인 제품으로 인해 강력한 “보유”로 간주된다. 자신의 인기 있는 칩셋에 대한 포괄적인 3D 프린팅 공정을 통합하면 수입을 증가시키고 낭비를 줄일 수 있다.

2. Monolithic Power Systems

(MPWR )

Monolithic Power Systems, Inc.는 시장에서 선구자로 간주되는 또 다른 공개 반도체 제조업체이다. 이 회사는 1997년에 설립되어 워싱턴에 본사를 두고 있다. 현재 이 회사의 제품은 자동차, 산업, 통신, 컴퓨팅, 저장 등 다양한 산업에서 사용되고 있다.

Monolithic Power Systems Inc.는 2023년에 1.82B 달러의 수익을 보고했다. 반도체 수요가 증가하고 있으므로 많은 사람들이 이 제조업체를 포트폴리오에 추가하는 것이 현명하다고 생각한다. 새로운 3D 프린팅 공정을 통합하면 비즈니스 모델을さらに 개선하여 혁신과 수입을 증가시킬 수 있다.

다재다능한 3D 프린팅의 미래

3D 프린팅 시장의 미래는 밝다. 이러한 장치는 더 인기 있고 다양한 것을 인쇄할 수 있다. 여기에는 몇 가지 다른 흥미로운 3D 프린팅 프로젝트가 있다.

우주 프린팅

지구에서 장치를 인쇄하는 것은 하나의 일이다. 그러나 저중력 상황에서는 완전히 다른 일이다. 최근 연구자들은 이러한 단위가 우주에서 작동할 수 있도록 설계된 새로운 3D 프린팅 공정을 테스트했다. 이 연구는 더 긴 우주 여행과 지속 가능성이 주요 관심사인 미래를 위한 문을 열었다.

의료 프린팅

미래의 약물은 지역 약국에서 3D 프린팅될 것이다. 이러한 장치의 품질 관리 메커니즘에 대한 최근의 혁신이 있었다. 곧 3D 프린팅된 약물은 인간이 혼합한 옵션보다 더 정확하고 정밀할 것이다. 이는 보급 및 개인화된 치료를 위한 문을 열어줄 것이다.

다재다능한 3D 프린팅 – SF에 가까워지다

이 개발은 산업을 SF에 더 가까이 가져온다. 완전한 전자 장치를 인쇄할 수 있으며 금속, 플라스틱, 전자 부품을 통합할 수 있다. 이 기능은 시장에 새로운 수준의 지능을 제공할 것이며 창조자를 자유롭게 창의할 수 있게 할 것이다. 따라서 이 장치에 대한 더 많은 보도를 기대할 수 있다. 연구자들이 계속해서 그 기능을 탐색한다.

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