3D-tulostus mullistaa tuotesuunnittelun ja valmistuksen monilla alueilla: kuluttajatuotteiden mittatilaustyönä valmistetuista osista 3D-tulostettuihin hammashoitotuotteisiin ja hengenpelastaviin luu- ja lääketieteellisiin implantteihin. Prosessi tuottaa kuitenkin myös paljon kallista ja kestämätöntä jätettä ja vie pitkä aika, mikä vaikeuttaa 3D-tulostuksen toteuttamista suuressa mittakaavassa.
Joka kerta kun 3D-tulostin tuottaa mukautetun objektin, erityisesti sellaisen, jolla on erityinen muoto, se vaatii myös tulostustukea, tulostepidikkeen, joka auttaa säilyttämään muodon eheyden tasapainottamalla objektia, kun tulostin luo sen kerros kerrokselta. Nämä kuitenkin tuet on poistettava manuaalisesti tulostuksen jälkeen, mikä on tehtävä käsin ja voi johtaa epätarkkoihin muotoihin tai pinnan epätasaisuuteen.Telineiden valmistukseen käytettyjä materiaaleja ei useinkaan voida käyttää uudelleen, joten ne heitetään pois, mikä johtaa kasvavaan 3D-tulostukseen jäteongelma.
Uusi dynaaminen ohjauspohja 3D-tulostukseen (vasemmalla) vähentää tulostustuen tarvetta (keskellä), mikä vähentää hukkaa ja säästää aikaa.
Ensimmäistä kertaa Viterbissä sijaitsevan Etelä-Kalifornian yliopiston Daniel J. Epsteinin teollisuus- ja järjestelmätekniikan laitoksen tutkijat ovat luoneet edullisen, uudelleen käytettävän tukimenetelmän vähentääkseen näitä turhia 3D-tulostustukia, mikä parantaa huomattavasti kustannuksia. 3D-tulostuksen tehokkuus ja kestävyys.
Teollisuuden ja järjestelmätekniikan professori Yong Chenin ja tohtoriopiskelija Yang Xun johtama tutkimus on julkaistu Additive Manufacturing -lehdessä.
Perinteinen 3D-tulostus käyttää sulapinnoitusmallinnustekniikkaa (FDM) kerrosten tulostamiseen suoraan staattisille metallipinnoille. Tulostuskiinnikkeiden sijaan uusi prototyyppi käyttää ohjelmoitavaa, dynaamisesti ohjattua pintaa, joka on valmistettu liikkuvista metallineuloista. Tulostimen rakentaessa tuotetta askel askeleelta Chen sanoi, että uuden prototyypin testit osoittivat, että se voi säästää noin 35 prosenttia tulostusmateriaaleista.
Työskentelen biolääkäreiden kanssa, jotka käyttävät biomateriaaleja 3D-tulostukseen kudosten tai elinten rakentamiseen, Chen sanoi, ja monet heidän käyttämänsä materiaalit ovat erittäin kalliita - puhumme pienistä pulloista, jotka maksavat 500–1 000 dollaria pulloa kohden.
Tavallisen FDM-tulostimen materiaalikustannukset ovat noin 50 dollaria kilogrammalta, mutta biotulostuksessa se on enemmän kuin 50 dollaria grammalta. Joten jos voimme säästää 30 prosenttia näiden tukimateriaalien tulostamiseen käytetyistä materiaaleista, se on valtava kustannussäästö. 3D-tulostukseen biolääketieteellisiin tarkoituksiin.
Materiaalijätteen ympäristö- ja kustannusvaikutusten lisäksi myös perinteinen 3D-tulostus telineiden avulla on aikaa vievä, Chen sanoi.
Kun 3D-tulostat monimutkaisia muotoja, puolet ajasta rakentaa tarvitsemasi osat ja toinen puoli rakentaa tukea.Tässä järjestelmässä meidän ei tarvitse rakentaa tukea. Tämän seurauksena säästimme noin 40 prosenttia tulostusajan ehdot.
Samanlaiset aiemmin kehitetyt prototyypit luottivat yhteen moottoriin tukemaan jokaista mekaanista kannatinta, mikä johti korkeaan energiankulutukseen ja paljon kalliimpaan tuotteeseen, mikä teki siitä epätaloudellista 3D-tulostimille, Chen sanoi.
Joten jos sinulla on 100 liikkuvaa nastaa, jotka maksavat noin 10 dollaria moottoria kohti, koko asia on 1 000 dollaria, plus 25 ohjauspaneelia 100 eri moottorin ohjaamiseen. Koko asia maksaa yli 10 000 dollaria.
Tiimin uusi prototyyppi käyttää yhtä moottoria kutakin tukea liikuttamaan alustaa. Alusta nostaa useita metallitappeja samanaikaisesti, mikä on kustannustehokas ratkaisu.Tuotesuunnittelun mukaan ohjelman ohjelmisto kertoo käyttäjille, että heidän on lisää sarja metalliputkia alustan pohjalle.Näiden putkien asento määrittää, mitkä tapit nostetaan määritellylle korkeudelle, jotta ne tukevat parhaiten 3D-tulostettua tuotetta, samalla kun tulostuksen tuki vähenee vähiten. Tämän prosessin avulla tapit voidaan helposti poistaa vahingoittamatta tuotetta.
Chen sanoi, että järjestelmä voidaan myös helposti mukauttaa massatuotantoon, kuten auto-, ilmailu- ja huviveneteollisuuteen.
FDM-tulostimia valmistetaan jo suurille autojen ja laivojen rungoille ja kulutushyödykkeille, kuten huonekaluille.Kuten voit kuvitella, niiden rakentaminen kestää todella kauan, puhumme koko päivän. Joten jos voit puolittaa sen, tuotantoaika voi lyhentyä puoleen päivään. Menetelmäämme käyttävällä 3D-tulostuksella on monia etuja.
Tiimi haki äskettäin myös patenttia uudelle teknologialle, Chen sanoi. Tutkimuksen ovat kirjoittaneet Ziqi Wang, vieraileva opiskelija EPFL School of Computer and Communication Sciencesissa Sveitsissä, ja Siyu Gong Viterbistä.
Alkuperäinen linkki: https://www.xianjichina.com/special/detail_479424.html
Lähde: Xianji
Postitusaika: 08.04.2021