Quali sono i valori nascosti dell'industria della stampa 3D da sviluppare

La tecnologia di stampa 3D, nota anche come tecnologia di produzione additiva, è una tecnologia che utilizza metallo in polvere o plastica e altri materiali adesivi per costruire oggetti strato per strato sulla base di file di modelli digitali. La stampa 3D è solitamente realizzata da una stampante di materiale a tecnologia digitale. In passato veniva spesso utilizzato nella produzione di stampi, nel design industriale e in altri campi per la produzione di modelli. Ora viene gradualmente utilizzato nella produzione diretta di alcuni prodotti. Alcune aziende hanno iniziato a utilizzare questa tecnologia per stampare parti. La tecnologia è stata applicata in gioielleria, calzature, design industriale, architettura, ingegneria e costruzioni, industria automobilistica, aerospaziale, dentale e medica, istruzione, sistemi informativi geografici, ingegneria civile, armi da fuoco e altri campi.

La tecnologia di stampa 3D si basa sul modello di progettazione 3D del computer. Attraverso il software a strati discreti e il sistema di stampaggio a controllo numerico, la polvere metallica, la polvere ceramica, la plastica, il tessuto cellulare e altri materiali speciali vengono impilati e incollati strato dopo strato utilizzando raggio laser, ugello hot melt e altri metodi, e infine impilati per formare un prodotto solido.

I materiali per la stampa 3D sono principalmente suddivisi in nove categorie:

Classe I: materiali in resina fotosensibile, tra cui principalmente resina acrilica, resina epossidica, resina poliestere e altri materiali in resina fotopolimerizzabile. Tali materiali possono essere polimerizzati e solidificati sotto l'irradiazione di luce ultravioletta, generalmente allo stato liquido. Può essere utilizzato per la produzione di pale, ingranaggi e altre parti strutturali per il settore aerospaziale.

La seconda categoria: materiali plastici ingegneristici, inclusi principalmente materiali ABS, materiali in policarbonato e materiali in poliammide. Il materiale ABS ha le caratteristiche di "duro, duro e rigido", quindi è stato ampiamente utilizzato nei macchinari, nell'industria elettrica, tessile, automobilistica, aeronautica, navale e in altre industrie manifatturiere e nell'industria chimica. I materiali in policarbonato hanno una buona resistenza agli urti, resistenza alla distorsione termica, buona resistenza al fuoco ed elevata durezza, quindi sono adatti per la produzione di varie parti di automobili e autocarri leggeri, concentrandosi principalmente su sistemi di illuminazione, cruscotti, pannelli riscaldanti, sbrinatori e paraurti. Il materiale in poliammide, noto anche come materiale in nylon, è robusto, resistente all'usura, autolubrificante e ha un'ampia gamma di temperature applicabili. Sostituisce principalmente il rame e altri metalli non ferrosi per la produzione di parti meccaniche, chimiche ed elettriche, come ingranaggi della pompa del carburante del motore diesel, pompe dell'acqua, guarnizioni ad alta pressione, tubi dell'olio e così via.

La terza categoria: materiali metallici, inclusi principalmente materiali in lega di titanio, materiali in acciaio inossidabile, materiali in lega di alluminio, altri materiali in metallo prezioso, ecc. Il materiale in lega di titanio ha un'elevata resistenza e resistenza al calore. Rispetto ad altri metalli, le leghe di titanio presentano anche i vantaggi di una buona resistenza alla corrosione, buone prestazioni a bassa temperatura e una grande attività chimica, quindi sono ampiamente utilizzate nella produzione di componenti per compressori di motori aeronautici, razzi, missili e velivoli strutturali ad alta velocità parti e altri campi. I materiali in acciaio inossidabile presentano i vantaggi di una facile saldatura, resistenza alla corrosione, forte lucidatura e resistenza al calore e sono ampiamente utilizzati nei settori dell'edilizia, della lavorazione degli alimenti, della ristorazione, della birra, dell'industria chimica e delle apparecchiature mediche. I materiali in lega di alluminio hanno le caratteristiche di bassa densità, basso punto di fusione e forte plasticità. La lega di alluminio è attualmente la lega più utilizzata, ampiamente utilizzata nell'aviazione, aerospaziale, automobile, produzione di macchinari, costruzione navale e industria chimica. Altri materiali in metallo prezioso, come i materiali in oro, hanno le caratteristiche di buona conducibilità, buona conduttività termica ed elevata stabilità e sono utilizzati principalmente nei settori dell'elettronica, dell'industria chimica, aerospaziale e altri campi con requisiti speciali per i materiali.

La quarta categoria: materiali ceramici, inclusi principalmente materiali di silicato naturale come argilla e caolino e materiali sintetici di elevata purezza come materiali ceramici di ossido, materiali ceramici di nitruro, materiali ceramici di carburo, ecc. Poiché la maggior parte dei materiali ceramici ha un punto di fusione elevato o addirittura nessun punto di fusione, è difficile utilizzare l'energia esterna per la formatura diretta. La maggior parte di essi deve essere rielaborata dopo la formatura (essiccazione, sinterizzazione, ecc.) per ottenere i prodotti finali, il che limita la promozione dei materiali ceramici nell'industria della stampa 3D. Tuttavia, i materiali ceramici hanno i vantaggi che i materiali polimerici e metallici non hanno, come elevata durezza, resistenza alle alte temperature e proprietà fisiche e chimiche stabili, quindi hanno ampie prospettive di applicazione nei settori aerospaziale, elettronico, automobilistico, energetico, biomedico e altro industrie.

Classe V: materiali biologici, inclusi principalmente materiali metallici biomedici, materiali polimerici biomedici, materiali ceramici biomedici e materiali bioderivati. Tra questi, i materiali bioderivati ​​sono materiali biomedici formati da tessuti biologici naturali appositamente trattati, noti anche come materiali biorigenerativi. L'applicazione dei biomateriali nella stampa 3D può essere suddivisa in due campi. Il primo è l'applicazione dei biomateriali nella lavorazione degli alimenti, nell'imballaggio degli alimenti e in altri campi in base alle loro caratteristiche di biodegradabilità, basso punto di fusione, caratteristiche biologiche, protezione ambientale, ecc.; La seconda categoria è ampiamente utilizzata in campo medico in base alla riproducibilità, istocompatibilità e inducibilità, compliance meccanica e compliance alla degradazione dei biomateriali. L'applicazione dei biomateriali in campo medico può essere suddivisa in tre livelli: produzione di protesi, produzione di assemblaggio indiretto tridimensionale di cellule e produzione diretta tridimensionale di cellule.

Classe VI: materiali in gomma, che hanno una varietà di caratteristiche di materiale elastico, come la durezza Shore A, l'allungamento alla rottura, la resistenza allo strappo e la resistenza alla trazione, che li rende molto adatti per applicazioni in aree che richiedono superfici antiscivolo o morbide, come i consumatori elettronica, attrezzature mediche e interni automobilistici.

Classe VII: materiali di sabbia e ghiaia, principalmente sabbia di quarzo. Nella stampa 3D, secondo le sue funzioni e caratteristiche tradizionali, i materiali di sabbia e ghiaia sono utilizzati principalmente negli edifici per realizzare alcuni materiali o strutture da costruzione. Basso costo, alta efficienza e protezione ambientale sono i vantaggi dei materiali di sabbia e ghiaia nel campo dell'architettura di stampa 3D.

L'ottava categoria: materiale di grafene, che si basa su sp² Gli atomi di carbonio collegati ibridi sono strettamente imballati in un nuovo materiale con una struttura reticolare a nido d'ape bidimensionale a strato singolo. I materiali in grafene hanno eccellenti proprietà ottiche, elettriche e meccaniche, che possono essere utilizzate per sostituire vari materiali tradizionali e sono considerati un materiale rivoluzionario in futuro. Con lo sviluppo della tecnologia di preparazione e applicazione del grafene, i materiali di grafene possono essere utilizzati in più prodotti e campi a valle. Secondo la previsione dell'Accademia cinese delle scienze, entro il 2024 circa, i dispositivi al grafene dovrebbero sostituire i dispositivi semiconduttori di ossido di metallo complementari e essere applicati in campi di ricerca come dispositivi nanoelettronici, celle chimiche fotoelettriche e materiali per aeromobili ultraleggeri.

Categoria 9: materiale di cellulosa, un polisaccaride macromolecolare composto da glucosio, è insolubile in acqua e solventi organici generali. La cellulosa è il componente principale della parete cellulare delle piante. È il polisaccaride più diffuso e abbondante in natura, rappresentando oltre il 50% del contenuto di carbonio nel regno vegetale. I ricercatori si sono impegnati a sviluppare metodi di stampa 3D utilizzando la cellulosa e sono stati fatti alcuni passi avanti. I materiali cellulosici presentano anche alcune carenze, come il costo elevato, la scarsa scalabilità e gli inquinanti generati quando combinati con la plastica.

La tecnologia di stampa 3D è principalmente suddivisa in livello desktop e livello industriale. La stampante desktop 3D è la fase principale della tecnologia di stampa 3D, che può spiegare intuitivamente il principio del processo della tecnologia di stampa 3D. Poiché le stampanti 3D desktop sono relativamente economiche, facili da trasportare, facili da usare, ecc., le loro applicazioni sono concentrate principalmente in casa, in ufficio e in altri luoghi. Le stampanti 3D industriali si dividono principalmente in macchine per la prototipazione rapida e macchine per la produzione diretta di prodotti. La stampante 3D industriale può soddisfare meglio i requisiti di produzione di alta precisione e di breve durata in termini di produzione in serie di stampi, parti metalliche, ecc. Con l'aiuto del raggio laser o elettronico controllato dal computer, la stampante 3D industriale può stampare complessi e strutture precise che non possono essere completate con la tradizionale lavorazione meccanica ed eliminare processi di produzione non necessari per ottenere il pieno utilizzo dei materiali.

L'aspetto della tecnologia di stampa 3D ha ridotto la complessità della produzione del prodotto, ampliato l'ambito di produzione e produzione, ridotto i tempi di produzione e produzione, migliorato l'efficienza produttiva, migliorato l'utilizzo delle materie prime e migliorato l'accuratezza delle specifiche del prodotto. Allo stesso tempo, la tecnologia di stampa 3D soddisfa le esigenze dei clienti per la personalizzazione personalizzata e può sviluppare prodotti più diversificati.

Anche l'industria cinese della stampa 3D presenta alcune carenze. A causa dei limiti del livello tecnico e del livello di attrezzatura, le aziende di stampa 3D in Cina possono elaborare e produrre solo piccole parti in piccoli lotti, il che è difficile da sostituire per l'elaborazione e la produzione su larga scala e in grandi lotti. D'altra parte, il problema della carenza di materiali per la stampa 3D che ha afflitto la Cina non è stato risolto. La principale fonte di materiali dipende ancora dalle importazioni dagli Stati Uniti, il che fa sì che il piccolo numero di imprese di stampa 3D della Cina debba affrontare un'elevata pressione sui costi, limitando la portata e l'ambito di applicazione dell'industria cinese della stampa 3D.

L'industria della stampa 3D è un settore molto promettente. Con il continuo aumento della popolazione mondiale, la domanda di alloggi continuerà ad aumentare, il che porterà inevitabilmente al miglioramento dell'altezza dell'edilizia abitativa in futuro. Il miglioramento dell'altezza dell'edificio migliorerà notevolmente i requisiti per la tecnologia di costruzione, gli standard di manodopera e materiali; Allo stesso tempo, il rischio di costruzione aumenterà in modo esponenziale. La tecnologia matura della casa di stampa 3D può evitare il rischio di costruire edifici alti manualmente, ridurre la difficoltà di costruire edifici alti e migliorare l'efficienza della costruzione di edifici alti. D'altra parte, con la continua esplorazione dell'universo e il continuo progresso della scienza e della tecnologia, è possibile stabilire una base o emigrare in futuro su altri pianeti. La tecnologia di stampa 3D matura può essere utilizzata nelle future attività di "colonizzazione interstellare" per soddisfare le esigenze di produzione degli astronauti nello spazio interstellare e ridurre anche la difficoltà nella preparazione di attività correlate all'interstellare.

L'applicazione della tecnologia di stampa 3D non è certamente limitata a quelle che ci sono note ora. Il valore nascosto di questo settore in futuro resta da sviluppare.