Дали забележавте како 3Д печатењето станува сè попопуларно? Од само правење мали пластични играчки и концептуални модели пред неколку години, сега е способно да печати куќи, заби, па дури и човечки органи! Неговиот развој е како ракета.
Но, и покрај неговата популарност, ако 3D печатењето навистина сака да ја преземе водечката улога во индустриското производство, не може да се потпира само на „меки јазли“ како пластика и смоли. Во ред е за изработка на демонстративни парчиња, но кога станува збор за изработка на делови со висока температура што можат да издржат екстремни средини или прецизни уреди со висока цврстина и отпорност на абење, многу материјали веднаш стануваат несоодветни.
Тука влегува во игра нашиот протагонист на денешната статија—прав од алуминиум, попознат како „корунд“. Овој материјал не е лесен за претерување, поседувајќи по природа цврсти атрибути: висока цврстина, отпорност на корозија, отпорност на високи температури и одлична изолација. Во традиционалните индустрии, тој веќе е ветеран во огноотпорни материјали, абразиви, керамика и други области.
Значи, прашањето е, какви искри ќе се појават кога традиционалниот, „цврст“ материјал ќе се сретне со најсовремената технологија на „дигитално интелигентно производство“? Одговорот е: во тек е тивка револуција на материјалите.
1. Зошто алумина? Зошто го крши калапот?
Прво да разговараме зошто 3D печатењето претходно не ги фаворизирало керамичките материјали. Размислете за тоа: пластичните или металните прашоци се релативно лесни за контрола кога се синтеруваат или екструдираат со ласери. Но, керамичките прашоци се кршливи и тешки за топење. Ласерите што ги синтеруваат, а потоа ги формираат, имаат многу тесен процесен прозорец, што ги прави склони кон пукање и деформација, што резултира со неподносливо ниски приноси.
Па, како алуминиумот го решава овој проблем? Не се потпира на брутална сила, туку на „генијалност“.
Основниот пробив лежи во координираната еволуција на технологијата за 3D печатење и формулациите на материјалите. Сегашните мејнстрим технологии, како што се млазницата со врзивно средство и стереолитографијата, користат „пристап со кривина“.
Млазно врзивно средство: Ова е доста паметен потег. За разлика од традиционалните методи на директно топење на прав од алуминиум оксид со ласер, овој метод прво нанесува тенок слој прав од алуминиум оксид. Потоа, како прецизен инк-џет печатач, главата за печатење прска специјално „лепило“ врз посакуваната површина, врзувајќи го правот заедно. Ова нанесување слој по слој на прав и лепак на крајот дава прелиминарно, обликувано „зелено тело“. Ова зелено тело сè уште не е цврсто, па, како керамиката, се подложува на конечно „крштевање на оган“ во печка на висока температура - синтерување. Само по синтерувањето честичките навистина цврсто се врзани заедно, постигнувајќи механички својства приближни до оние на традиционалната керамика.
Ова вешто ги заобиколува предизвиците на директното топење на керамиката. Тоа е како прво да се обликува делот со 3D печатење, а потоа да се надополни со душа и сила користејќи традиционални техники.
II. Каде навистина се манифестира овој „пробив“? Муабетот без акција е само празен муабет.
Ако го наречете пробив, мора да има вистинска вештина, нели? Всушност, напредокот на алуминиум оксидниот прав во 3D печатењето не е едноставно „од нула“, туку навистина „од добро до одлично“, решавајќи многу претходно нерешливи проблеми.
Прво, го елиминира поимот „сложеност“ како синоним за „скапост“. Традиционално, обработката на алуминиумска керамика, како што се млазници или разменувачи на топлина со сложени внатрешни канали на проток, се потпира на формирање или машинска обработка на калапи, што е скапо, одзема многу време и ги прави некои структури невозможни за создавање. Но, сега, 3D печатењето овозможува директно, „безкавично“ создавање на која било комплексна структура што можете да ја дизајнирате. Замислете компонента од алуминиумска керамика со внатрешна биомиметичка структура на саќе, неверојатно лесна, но екстремно силна. Во воздухопловната индустрија, ова е вистинско „магично оружје“ за намалување на тежината и подобрување на перформансите.
Второ, се постигнува „совршена интеграција на функцијата и формата“. Некои делови бараат и сложени геометрии и специјализирани функции како што се отпорност на високи температури, отпорност на абење и изолација. На пример, керамичките сврзувачки краци што се користат во полупроводничката индустрија мора да бидат лесни, способни за движење со голема брзина и апсолутно антистатички и отпорни на абење. Она што претходно бараше склопување на повеќе делови, сега може директно да се печати од алуминиум како единствена, интегрирана компонента, значително подобрувајќи ја сигурноста и перформансите.
Трето, тоа најавува златно доба на персонализирано прилагодување. Ова е особено впечатливо во медицинската област. Човечките коски варираат многу, а претходните вештачки коскени импланти имаа фиксни големини, принудувајќи ги лекарите да се справат со нив за време на операцијата. Сега, користејќи податоци од КТ скенирање од пациент, можно е директно да се печати 3D порозен керамички имплант од алуминиум кој совршено одговара на морфологијата на пациентот. Оваа порозна структура не е само лесна, туку им овозможува и на коскените клетки да растат во неа, постигнувајќи вистинска „остеоинтеграција“ и правејќи го имплантот дел од телото. Овој вид персонализирано медицинско решение претходно беше незамисливо.
Ⅲ. Иднината пристигна, но предизвиците се изобилни.
Секако, не можеме само да зборуваме за сè. Примената на алуминиум во прав во 3D печатењето е сè уште како растечко „чудо од дете“, со огромен потенцијал, но и со некои адолесцентни предизвици.
Цената останува висока: Сферичниот прав од алумина со висока чистота погоден за 3D печатење е по својата природа скап. Додадете ја на тоа специјализираната опрема за печатење вредна повеќе милиони долари и потрошувачката на енергија за последователниот процес на синтерување, а цената на печатење на дел од алумина останува висока.
Високи процесни бариери: Од подготовката на кашеста маса и поставувањето на параметрите за печатење до пост-обработката на одврзување и контрола на кривата на синтерување, секој чекор бара длабока експертиза и техничка акумулација. Лесно можат да се појават проблеми како што се пукање, деформација и нерамномерно собирање.
Конзистентност на перформансите: Обезбедувањето конзистентни клучни индикатори за перформанси, како што се цврстината и густината, низ секоја серија печатени делови е клучна пречка за апликациите во голем обем.