ما هي القيم المخفية لصناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد المطلوب تطويرها

تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والمعروفة أيضًا باسم تقنية التصنيع الإضافي ، هي تقنية تستخدم مسحوق المعدن أو البلاستيك ومواد لاصقة أخرى لبناء كائنات طبقة تلو الأخرى بناءً على ملفات النماذج الرقمية. عادة ما تتحقق الطباعة ثلاثية الأبعاد عن طريق طابعة مواد التكنولوجيا الرقمية. في الماضي ، كان يستخدم غالبًا في تصنيع القوالب والتصميم الصناعي ومجالات أخرى لتصنيع النماذج. الآن يتم استخدامه تدريجياً في التصنيع المباشر لبعض المنتجات. بدأت بعض الشركات في استخدام هذه التقنية لطباعة الأجزاء. تم تطبيق التكنولوجيا في المجوهرات والأحذية والتصميم الصناعي والهندسة المعمارية والهندسة والبناء والسيارات والفضاء وطب الأسنان والصناعات الطبية والتعليم وأنظمة المعلومات الجغرافية والهندسة المدنية والأسلحة النارية وغيرها من المجالات.

تعتمد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على نموذج تصميم الكمبيوتر ثلاثي الأبعاد. من خلال نظام القولبة المنفصل والتحكم العددي ذو الطبقات البرمجية ، يتم تكديس مسحوق المعدن ، ومسحوق السيراميك ، والبلاستيك ، وأنسجة الخلايا وغيرها من المواد الخاصة طبقة تلو الأخرى باستخدام شعاع الليزر ، وفوهة الصهر الساخن وطرق أخرى ، وأخيراً يتم تكديسها لتشكيل منتج صلب.

تنقسم مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي إلى تسع فئات:

الفئة الأولى: مواد الراتنج الحساسة للضوء ، بما في ذلك بشكل أساسي راتنجات الأكريليك وراتنج الإيبوكسي وراتنج البوليستر ومواد راتينج المعالجة الخفيفة الأخرى. يمكن بلمرة هذه المواد وتصلبها تحت إشعاع الضوء فوق البنفسجي ، بشكل عام في حالة سائلة. يمكن استخدامه لتصنيع الشفرات والتروس والأجزاء الهيكلية الأخرى للفضاء.

الفئة الثانية: هندسة المواد البلاستيكية وتشمل بشكل أساسي مواد ABS ومواد البولي كربونات ومواد البولي أميد. تتميز مادة ABS بخصائص "صلبة وصلبة وصلبة" ، لذا فقد تم استخدامها على نطاق واسع في الآلات ، والكهرباء ، والمنسوجات ، والسيارات ، والطائرات ، والسفن وغيرها من الصناعات التحويلية والصناعات الكيماوية. تتمتع مواد البولي كربونات بمقاومة تأثير جيدة ، ومقاومة للتشوه الحراري ، ومقاومة جيدة للحريق وصلابة عالية ، لذا فهي مناسبة لإنتاج أجزاء مختلفة من السيارات والشاحنات الخفيفة ، مع التركيز بشكل أساسي على أنظمة الإضاءة ، ولوحات الأدوات ، وألواح التدفئة ، ومزيلات الثلج ، والمصدات. مادة البولي أميد ، والمعروفة أيضًا باسم مادة النايلون ، قوية ، ومقاومة للاهتراء ، ومزلقة ذاتيًا ، ولها نطاق واسع من درجات الحرارة القابلة للتطبيق. إنها تحل محل النحاس والمعادن الأخرى غير الحديدية بشكل أساسي لتصنيع الأجزاء الميكانيكية والكيميائية والكهربائية ، مثل تروس مضخة وقود محرك الديزل ، ومضخات المياه ، والأختام ذات الضغط العالي ، وأنابيب الزيت ، وما إلى ذلك.

الفئة الثالثة: المواد المعدنية ، بما في ذلك بشكل أساسي مواد سبائك التيتانيوم ، مواد الفولاذ المقاوم للصدأ ، مواد سبائك الألومنيوم ، مواد معدنية ثمينة أخرى ، إلخ. مادة سبائك التيتانيوم لديها قوة عالية ومقاومة للحرارة. بالمقارنة مع المعادن الأخرى ، تتمتع سبائك التيتانيوم أيضًا بمزايا مقاومة التآكل الجيدة ، والأداء الجيد في درجات الحرارة المنخفضة ، والنشاط الكيميائي الكبير ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع في تصنيع مكونات ضاغط محرك الطائرات ، والصواريخ ، والصواريخ ، وهياكل الطائرات عالية السرعة. أجزاء ومجالات أخرى. تتميز مواد الفولاذ المقاوم للصدأ بسهولة اللحام ، ومقاومة التآكل ، والتلميع القوي ومقاومة الحرارة ، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات البناء ، وتجهيز الأغذية ، والمطاعم ، والتخمير ، والصناعات الكيماوية ، والمعدات الطبية. تتميز مواد سبائك الألومنيوم بخصائص الكثافة المنخفضة ونقطة الانصهار المنخفضة واللدونة القوية. سبائك الألومنيوم هي السبائك الأكثر استخدامًا في الوقت الحاضر ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الطيران والفضاء والسيارات وتصنيع الآلات وبناء السفن والصناعات الكيماوية. تتميز المواد المعدنية الثمينة الأخرى ، مثل المواد الذهبية ، بخصائص التوصيل الجيد والتوصيل الحراري الجيد والاستقرار العالي ، وتستخدم بشكل أساسي في مجالات الإلكترونيات والصناعات الكيماوية والفضاء وغيرها من المجالات ذات المتطلبات الخاصة للمواد.

الفئة الرابعة: مواد السيراميك ، بما في ذلك بشكل أساسي مواد السيليكات الطبيعية مثل الطين والكاولين ، والمواد الاصطناعية عالية النقاء مثل مواد أكسيد السيراميك ، ومواد السيراميك النيتريد ، ومواد السيراميك الكربيد ، وما إلى ذلك لأن معظم المواد الخزفية لها نقطة انصهار عالية أو حتى لا يوجد نقطة انصهار ، فمن الصعب استخدام الطاقة الخارجية للتشكيل المباشر. يحتاج معظمها إلى إعادة المعالجة بعد التشكيل (التجفيف ، التلبيد ، إلخ) للحصول على المنتجات النهائية ، مما يحد من الترويج لمواد السيراميك في صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك ، فإن المواد الخزفية لها مزايا لا تتمتع بها المواد المعدنية والبوليمر ، مثل الصلابة العالية ، ومقاومة درجات الحرارة العالية ، والخصائص الفيزيائية والكيميائية المستقرة ، لذلك فهي تتمتع بآفاق تطبيق واسعة في الفضاء ، والإلكترونيات ، والسيارات ، والطاقة ، والطب الحيوي وغيرها. الصناعات.

الفئة الخامسة: المواد البيولوجية ، بما في ذلك المواد المعدنية الطبية الحيوية ، ومواد البوليمر الطبية الحيوية ، والمواد الخزفية الطبية الحيوية ، والمواد المشتقة من المواد الحيوية. من بينها ، المواد المشتقة من المواد الحيوية هي مواد طبية حيوية تتكون من أنسجة بيولوجية طبيعية معالجة بشكل خاص ، والمعروفة أيضًا باسم المواد الحيوية المتجددة. يمكن تقسيم تطبيق المواد الحيوية في الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى مجالين. الأول هو استخدام المواد الحيوية في تصنيع الأغذية وتغليف المواد الغذائية وغيرها من المجالات بناءً على خصائصها في التحلل البيولوجي ، ونقطة الانصهار المنخفضة ، والخصائص البيولوجية ، وحماية البيئة ، وما إلى ذلك ؛ تُستخدم الفئة الثانية على نطاق واسع في المجال الطبي وفقًا للتكاثر والتوافق النسيجي والحث ، والامتثال الميكانيكي والامتثال للتدهور للمواد الحيوية. يمكن تقسيم تطبيق المواد الحيوية في المجال الطبي إلى ثلاثة مستويات: تصنيع الأطراف الاصطناعية ، وتصنيع التجميع غير المباشر ثلاثي الأبعاد للخلايا ، والتصنيع المباشر ثلاثي الأبعاد للخلايا.

الفئة السادسة: المواد المطاطية ، التي لها مجموعة متنوعة من خصائص المواد المرنة ، مثل صلابة Shore A ، والاستطالة عند الكسر ، ومقاومة التمزق وقوة الشد ، مما يجعلها مناسبة جدا للتطبيقات في المناطق التي تتطلب أسطح مضادة للانزلاق أو ناعمة ، مثل الإلكترونيات الاستهلاكية والمعدات الطبية والداخلية للسيارات.

الصنف السابع: مواد الرمل والحصى وخاصة رمل الكوارتز. في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وفقًا لوظائفها وخصائصها التقليدية ، تُستخدم مواد الرمل والحصى بشكل أساسي في المباني لصنع بعض مواد البناء أو الهياكل. التكلفة المنخفضة والكفاءة العالية وحماية البيئة هي مزايا مواد الرمل والحصى في مجال هندسة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

الفئة الثامنة: مادة الجرافين ، والتي تعتمد على sp² يتم تجميع ذرات الكربون الهجينة المتصلة بإحكام في مادة جديدة ذات هيكل شبكي ثنائي الأبعاد أحادي الطبقة على شكل قرص العسل. تتمتع مواد الجرافين بخصائص بصرية وكهربائية وميكانيكية ممتازة ، والتي يمكن استخدامها لتحل محل مختلف المواد التقليدية ، وتعتبر مادة ثورية في المستقبل. مع تطور تحضير الجرافين وتكنولوجيا تطبيق الجرافين ، يمكن استخدام مواد الجرافين في المزيد من المنتجات والمجالات النهائية. وفقًا لتوقعات الأكاديمية الصينية للعلوم ، بحلول عام 2024 أو نحو ذلك ، من المتوقع أن تحل أجهزة الجرافين محل أجهزة أشباه الموصلات ذات أكسيد المعدن التكميلي وأن يتم تطبيقها في مجالات البحث مثل الأجهزة الإلكترونية النانوية ، والخلايا الكيميائية الكهروضوئية ، ومواد الطائرات خفيفة الوزن.

الفئة 9: مادة السليلوز ، وهي مادة عديد السكاريد كبيرة الجزيئات تتكون من الجلوكوز ، غير قابلة للذوبان في الماء والمذيبات العضوية العامة. السليلوز هو المكون الرئيسي لجدار الخلية النباتية. إنه عديد السكاريد الأكثر انتشارًا ووفرة في الطبيعة ، حيث يمثل أكثر من 50 في المائة من محتوى الكربون في المملكة النباتية. التزم الباحثون بتطوير طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام السليلوز ، وتم تحقيق بعض الاختراقات. تحتوي مواد السليلوز أيضًا على بعض أوجه القصور ، مثل التكلفة العالية وضعف قابلية التوسع والملوثات الناتجة عند دمجها مع البلاستيك.

تنقسم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي إلى مستوى سطح المكتب والمستوى الصناعي. تعد الطابعة المكتبية ثلاثية الأبعاد هي المرحلة الأساسية لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتي يمكنها شرح مبدأ العملية لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل بديهي. نظرًا لأن الطابعات ثلاثية الأبعاد المكتبية رخيصة نسبيًا وسهلة الحمل والتشغيل وما إلى ذلك ، فإن تطبيقاتها تتركز بشكل أساسي في المنزل والمكتب وأماكن أخرى. تنقسم الطابعات ثلاثية الأبعاد الصناعية بشكل أساسي إلى آلات النماذج الأولية السريعة وآلات تصنيع المنتجات المباشرة. يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد الصناعية أن تلبي بشكل أفضل متطلبات الإنتاج عالي الدقة والوقت القصير من حيث الإنتاج الضخم للقوالب والأجزاء المعدنية وما إلى ذلك بمساعدة الليزر أو شعاع الإلكترون الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر ، يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد الصناعية طباعة معقدة و الهياكل الدقيقة التي لا يمكن إكمالها بالمعالجة الميكانيكية التقليدية ، والقضاء على عمليات التصنيع غير الضرورية لتحقيق الاستفادة الكاملة من المواد.

أدى ظهور تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تقليل تعقيد تصنيع المنتجات ، وتوسيع نطاق الإنتاج والتصنيع ، وتقصير وقت الإنتاج والتصنيع ، وتحسين كفاءة الإنتاج ، وتحسين استخدام المواد الخام ، وتحسين دقة مواصفات المنتج. في الوقت نفسه ، تلبي تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد احتياجات العملاء للتخصيص الشخصي ، ويمكنها تطوير منتجات أكثر تنوعًا.

هناك أيضًا بعض أوجه القصور في صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصين. نظرًا لقيود المستوى التقني ومستوى المعدات ، يمكن لشركات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصين فقط معالجة وتصنيع الأجزاء الصغيرة على دفعات صغيرة ، وهو أمر يصعب استبداله بمعالجة وتصنيع الدُفعات الكبيرة والكبيرة. من ناحية أخرى ، لم يتم حل مشكلة نقص مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد التي ابتليت بها الصين. لا يزال المصدر الرئيسي للمواد يعتمد على الواردات من الولايات المتحدة ، مما يجعل عددًا صغيرًا من شركات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصين يواجه ضغوطًا عالية من حيث التكلفة ، مما يحد من نطاق ونطاق تطبيق صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد في الصين.

تعد صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد صناعة واعدة للغاية. مع الزيادة المستمرة في عدد سكان العالم ، سيستمر الطلب على المساكن في الزيادة ، الأمر الذي سيؤدي حتماً إلى تحسين ارتفاع بناء المساكن في المستقبل. سيؤدي تحسين ارتفاع المبنى إلى تحسين متطلبات تكنولوجيا البناء والعمل ومعايير المواد إلى حد كبير ؛ في الوقت نفسه ، سيزداد خطر البناء بشكل كبير. يمكن لتقنية دار الطباعة ثلاثية الأبعاد الناضجة تجنب مخاطر بناء المباني الشاهقة يدويًا ، وتقليل صعوبة بناء المباني الشاهقة ، وتحسين كفاءة بناء المباني الشاهقة. من ناحية أخرى ، مع الاستكشاف المستمر للكون والتقدم المستمر للعلم والتكنولوجيا ، من الممكن إنشاء قاعدة أو الهجرة إلى كواكب أخرى في المستقبل. يمكن استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الناضجة في أنشطة "الاستعمار بين النجوم" المستقبلية لتلبية احتياجات التصنيع لرواد الفضاء في الفضاء بين النجوم ، وكذلك تقليل الصعوبة في إعداد الأنشطة ذات الصلة بين النجوم.

من المؤكد أن تطبيق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لا يقتصر على تلك التي نعرفها الآن. لا يزال يتعين تطوير القيمة الخفية لهذه الصناعة في المستقبل.