1. Prehľad zariadení na 3D tlač kompozitov
Technológia 3D tlače, ako revolučný aditívny spôsob výroby, nadobúda vo výrobnom priemysle čoraz väčší význam. Skladaním materiálov vrstvu po vrstve je schopný rýchlo vyrábať zložité presné diely bez potreby tradičných foriem, skrátiť výrobný cyklus, zlepšiť využitie materiálu, znížiť náklady a prelomiť obmedzenia tradičnej výrobnej technológie pri príprave zložitých dielov. Najmä pri výrobe malých množstiev zložitých dielov a optimalizácii dizajnu preukázala technológia 3D tlače silnú konkurencieschopnosť na trhu a stala sa kľúčovou silou pri podpore výrobných inovácií.
Kompozitné materiály tiež zohrávajú dôležitú úlohu v modernej výrobe, zvyčajne pozostávajú z dvoch alebo viacerých materiálov s rôznymi vlastnosťami a prostredníctvom optimalizácie pomeru a štruktúry dosahujú komplementárny výkon a vylepšenie. Vyznačujú sa vysokou pevnosťou, nízkou hustotou, odolnosťou proti korózii, odolnosťou voči vysokej teplote atď. Sú široko používané v leteckom a kozmickom priemysle, vo výrobe automobilov, v lekárskych zariadeniach a iných oblastiach, čím pomáhajú znižovať hmotnosť, zlepšovať účinnosť a zvyšovať pevnosť a výkon konštrukcie.
S rastúcim dopytom po vysoko{0}}presných a vysokovýkonných{1}}dieloch sa kombinácia technológie 3D tlače a kompozitných materiálov stala nevyhnutným trendom. 3Zariadenia na výrobu kompozitných materiálov pre D tlač môžu rýchlo a presne vyrábať kompozitné diely a podporiť transformáciu a modernizáciu výrobného priemyslu. Táto technológia nielenže spĺňa prísne požiadavky na zložité súčiastky v špičkových-oboroch, ale prináša aj inovatívne príležitosti pre iné oblasti, ako je vedecký výskum a vzdelávanie, spotrebná elektronika a kultúrna kreativita.
V súčasnosti boli vyvinuté rôzne typy technológií 3D tlače, ako je stereolitografia (SLA), selektívne laserové spekanie (SLS) a tavené depozície (FDM). Technológia FDM sa stala jednou z najpoužívanejších technológií 3D tlače na trhu vďaka svojim výhodám nízkej ceny, jednoduchým postupom prípravy a použiteľnosti na širokú škálu materiálov. Proces 3D tlače polymérov smeruje k nízkym nákladom na tlač, nízkej spotrebe energie, veľkým rozmerom a vysokej rýchlosti tlače, postupne sa realizuje hromadná výroba a konkuruje tradičným procesom výroby plastov. Procesy v práškovom lôžku boli aplikované na hromadnú výrobu plastových dielov, zatiaľ čo rýchle fotopolymerizačné technológie ako DLP a CLIP umožňujú fotopolymerizačnú 3D tlač pre malosériovú výrobu so zameraním na procesy s nízkou spotrebou energie a vysokým výkonom dielov. Proces extrúzie materiálu 3D tlač tiež smeruje k vyspelosti, pri vývoji sa použilo vysokorýchlostné{10}}zariadenie vo veľkom meradle.
2. Prehľad vývoja odvetvia
2.1 3História vývoja zariadení z kompozitných materiálov na tlač D
História vývoja domácej technológie 3D tlače je ako veľkolepý epos vedy a techniky, ktorý zaznamenáva múdrosť a odvahu nespočetných priekopníkov a je svedkom veľkého skoku čínskej vedy a technológie od nasledovania k prekonaniu. 1980, prvý svetový patent na 3D tlač sa zrodil v Japonsku, ktoré ako iskra vedy a techniky zapálilo celosvetový požiar prérijnej technológie 3D tlače. V Číne založil profesor Yan Yongnian v roku 1988 Laser Rapid Prototyping Center na Tsinghua University, ktoré sa stalo zakladateľom čínskej technológie rýchleho prototypovania a položilo pevné základy pre rozvoj čínskej technológie 3D tlače. Odvtedy sa tempo vývoja technológie 3D tlače v Číne postupne zrýchľovalo. 1993, bola založená prvá čínska spoločnosť zaoberajúca sa 3D tlačou, pri príležitosti oficiálneho spustenia čínskeho priemyslu 3D tlače{12}}, Prof. Lu Bingheng z univerzity Xi'an Jiaotong sa začal venovať výskumu a vývoju 3D tlačiarní nezávislých na 3D tlačiarňach, ktorých výsledky v oblasti 3D tlače prinášajú silné výsledky vedeckého výskumu. technológie.
V 21. storočí znamenala čínska technológia 3D tlače rýchlejší rozvoj. 2010, Huazhong University of Science and Technology, profesor Shi Yusheng, tím profesora Shi Yusheng úspešne vyvinul priemyselné-zariadenie na aditívnu výrobu s rozmermi 1,2 m x 1,2 m, čo bola v tom čase najväčšia pracovná plocha na svete, čím sa zdôraznila mimoriadna sila čínskej výroby Shi{8}} v oblasti veľkého{3D tlačového. 2011 zariadenia profesora Yusheng tím vďaka svojej vynikajúcej V roku 2011 tím prof. Shi Yusheng vďaka svojej vynikajúcej technológii vyrobil odlievacie voskové formy veľkých a zložitých častí z titánovej zliatiny pre lietadlá, satelity a letecké-motory pre Airbus a Európsku vesmírnu agentúru, pričom aplikoval čínsku technológiu 3D tlače v medzinárodnom medzinárodnom ocenení{1} 3D{1} chválenej{13}. Formálne bola založená Printing Alliance, čo znamená, že čínsky priemysel 3D tlače sa začal posúvať k novej etape spoločného vývoja a kolaboratívnych inovácií a k budovaniu novej platformy pre technologické výmeny, integráciu zdrojov a expanziu trhu, integráciu zdrojov a expanziu trhu. V roku 2017 Xi'an Zhimong uviedol na trh prvý čínsky e{19}}lúčový kovový 3D tlačový systém, ktorý vyplnil technologickú medzeru ZcompleX3 v Číne. e-lúčové kovové 3D tlačové pole, ktoré umožňuje Číne dosiahnuť novú úroveň v špičkovej-technológii kovovej 3D tlače. V roku 2018 Centrum aditívnej výroby Kunmingskej univerzity vedy a techniky úspešne odskúšalo výrobu najväčšieho samostatného 3D tlačového stroja v tom čase pomocou V roku 2018 úspešne testovalo Centrum aditívnej výroby Kunmingskej univerzity30, najväčšie centrum technológie aditívnej výroby30 časť z titánovej zliatiny vytvorená v tom čase procesom SLM, ktorý plne demonštroval vynikajúce remeselné umenie a silné inovačné schopnosti Číny v technológii 3D tlače z titánovej zliatiny. 2020, Čínska akadémia vesmírnych technológií (CAST) úspešne dokončila prvý experiment „3D tlač vo vesmíre“, ktorý je zároveň prvým experimentom 3D tlače na svete s kontinuálnym vláknovým{35}experimentom{35}}prvého experimentu s technológiou vystuženej 3D technológie v Číne v oblasti kompozitných materiálov v letectve. V roku 2020 Čínska akadémia vesmírnych technológií úspešne dokončila prvý experiment „3D tlač vo vesmíre“, ktorý je zároveň prvou 3D tlačou kompozitných materiálov{41}}vystužených nekonečnými vláknami na svete, predstavuje zásadný prelom v aplikácii technológie 3D tlače v oblasti letectva a kozmonautiky a poskytuje nové technologické prostriedky pre budúci prieskum a rozvoj vesmíru.
2.2 Stav vývoja zariadení z kompozitných materiálov
Použitie kompozitných materiálov v dnešnej vedeckej a technologickej oblasti je vraj rozsiahle a{0}}hĺbkové a ich jedinečné výkonnostné výhody z nich robia nepostrádateľný kľúčový materiál v mnohých priemyselných odvetviach. V oblasti letectva a kozmonautiky prešli kompozitné materiály zásadnou premenou z ranej ne-nosnej{3}}štruktúry na dnešnú hlavnú nosnú-štruktúru. Napríklad pri výrobe krídel a trupov, aplikácia kompozitov nielen dramaticky znížila hmotnosť lietadiel, ale aj výrazne zlepšila ich konštrukčnú pevnosť a odolnosť. V oblasti obranného priemyslu zohrávajú dôležitú úlohu aj kompozity. Ľahké obrnené vozidlá, stealth lietadlá, rakety a rakety a ďalšie vybavenie sú široko používané v kompozitných materiáloch, vďaka svojej vysokej pevnosti, nízkej hustote, dobrému stealth výkonu a ďalším vlastnostiam môžu účinne zvýšiť bojovú účinnosť a schopnosť prežitia vybavenia. V nových energetických vozidlách, skladovaní energie, fotovoltaických a iných nových oblastiach, kompozitné materiály tiež ukázali veľký potenciál na uplatnenie. Pri výrobe nových energetických vozidiel môžu byť kompozitné materiály použité v karosérii, plášti batérie a iných častiach výroby, čo pomáha znižovať hmotnosť vozidla, zlepšovať dojazd a zároveň zvyšovať bezpečnosť a pohodlie vozidla. S rýchlym rozvojom týchto oblastí bude dopyt na trhu po kompozitných materiáloch naďalej rásť, čo poskytne široký priestor pre vývoj kompozitných zariadení pre 3D tlač.
3. 3D Printing Composites Equipment Priemyselný reťazec Panorama
3.1 Trhová miera
3.1.1 Analýza veľkosti trhu globálnej 3D tlače
Podľa údajov správy „Metal AM“ vydanej britskou spoločnosťou VoxelMatters, ktorá sa zameriava na výskum globálneho priemyslu 3D tlače, celosvetový trh s kovovou 3D tlačou v roku 2022 predstavoval približne 2,861 miliardy USD, z čoho trhový rozsah hardvéru, materiálov a služieb bol 1,476 miliardy USD, 398 miliónov USD a 987 miliónov USD medziročne o {2}6 %{7}{7}, čo predstavuje 8}ročný nárast{}%. Očakáva sa, že celosvetový trh s 3D tlačou kovov do roku 2032 presiahne 40 miliárd USD, pričom medzi rokmi 2022-2032 porastie CAGR o 30,3 %. Správa tiež identifikuje desať popredných spoločností v globálnom priestore 3D tlače kovov, menovite EOS, SLM Solutions, 3D Systems, Desktop Metal, GE Additive, BLT, Velo3D, DMG Mori, TRUMPF a HBD, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri vývoji a rozširovaní globálnej technológie 3D tlače na kov. a rozšírenie trhu.
3.1.2 Analýza rozsahu trhu 3D tlače v Číne
Trh s 3D tlačou v Číne vykazuje veľkú vitalitu a piatimi poprednými spoločnosťami z hľadiska podielu na trhu sú Luen Thai, Stratasys, EOS, GE a 3D Systems v poradí podľa podielu na trhu, z ktorých žiadna nepresahuje 20 %, čo odráža relatívne nízku koncentráciu v tomto odvetví a tvrdú konkurenciu na trhu a zároveň signalizuje obrovský potenciál rozvoja tohto odvetvia. V posledných rokoch čínske výrobné podniky aktívne prijímajú technológiu 3D tlače, aby nahradili alebo optimalizovali svoje pôvodné výrobné procesy, čím zvýšili inteligenciu svojej výroby a splnili naliehavú požiadavku vlády na transformáciu a modernizáciu čínskych výrobných produktov. Čo sa týka trhového rozsahu, rozsah čínskeho 3D tlačového priemyslu vykazuje trend stáleho rastu z roka na rok a jeho miera rastu je o niečo rýchlejšia ako celková miera globálneho rastu, vďaka čomu podiel čínskeho 3D priemyslu na svete stále rastie.
V súčasnosti sa rozsah čínskeho priemyslu 3D tlačiarní z roka na rok zvyšuje a miera nárastu je o niečo rýchlejšia ako celková miera globálneho rastu, takže podiel čínskeho 3D priemyslu na svete sa zvyšuje. Pri pohľade do budúcnosti, v rámci rýchleho rozvoja letectva, automobilového priemyslu, zdravotníckych zariadení a iných priemyselných odvetví, je dopyt na trhu s 3D tlačiarňami obrovský a veľkosť trhu bude vykazovať trend rýchlej expanzie.
3.2 3Zariadenia na tlač D
3.2.1 FDM/FFF
Technológia FDM (Fused Deposition Molding), ako široko používaná technológia 3D tlače, je založená na princípe, že vláknité materiály sa zahrievajú a tavia a potom sa pomocou trysky vytláčajú a ukladajú vrstvu po vrstve podľa počítačom-riadenej dráhy. Táto technológia sa v tejto fáze stala jednou z najpoužívanejších technológií 3D tlače na trhu s výhodami nízkej ceny zariadení a tlačových materiálov, jednoduchého procesu prípravy a vhodnosti pre tlač na širokú škálu materiálov a preukázala svoju vynikajúcu aplikačnú hodnotu v mnohých oblastiach.
Kompozitná tlačiareň Stratasys F370®CR FDM® je ikonická-výkonná 3D tlačiareň. Podporuje tlač širokej škály-vysokopevných kompozitov a technických{5}}materiálov, ako sú ABS-CF10 a FDM Nylon-CF10, ktoré sa používajú na výrobu dielov, ktoré vynikajú pevnosťou a odolnosťou. Tlačiareň má funkciu variabilnej hustoty dielu, ktorá dokáže flexibilne upraviť štrukturálnu hustotu vo vnútri dielu podľa rôznych požiadaviek na použitie dielu, aby sa optimalizovalo použitie materiálov a znížilo sa plytvanie materiálom za predpokladu zaručenia výkonu dielu. Jeho veľký stavebný priestor (355 mm x 254 mm x 355 mm) umožňuje tlačiť veľké diely na výrobu-vysokopevných prípravkov, prípravkov a výrobných nástrojov. Okrem toho má stroj schopnosť prepojiť sa so systémami vykonávania výroby na digitálne riadenie a monitorovanie výrobného procesu, čím sa zvyšuje produktivita a presnosť riadenia.
Tlačiarne Mark Two a FX20 od Markforged sú navrhnuté pre kontinuálne polyméry vystužené uhlíkovými vláknami-, čo je konštrukčná funkcia, ktorá im dáva významnú výhodu v oblastiach, kde sú pevnosť a nízka hmotnosť kritických dielov. Tlačiarne sú schopné tlačiť na širokú škálu materiálov vrátane termoplastov, nylonu a nekonečných uhlíkových vlákien a tlačou na kombináciu týchto materiálov je možné plne využiť vlastnosti rôznych materiálov na optimalizáciu výkonu dielu. Napríklad v oblasti letectva pri výrobe niektorých dielov môže použitie tlačiarne súčasne zabezpečiť konštrukčnú pevnosť dielov, výrazne znížiť ich hmotnosť, zlepšiť palivovú účinnosť a výkon lietadla. V oblasti servisných robotov majú tieto tlačiarne široké uplatnenie a dokážu vyrábať ľahké, vysokopevné konštrukčné komponenty pre roboty, znížiť celkovú hmotnosť robota, zlepšiť jeho pohybový výkon a energetickú efektívnosť, aby sa dosiahli dvojité ciele, a to zníženie nákladov a zvýšenie výkonu. Séria Markforged: vrátane modelov Mark2 a X7 s použitím krátkeho-procesu na rezanie práškovým laserom z uhlíkových vlákien zmiešaných z nylonu. Proces laserového spekania, vhodný pre letectvo, automobilový priemysel, zdravotníctvo a iné oblasti.
Robotické systémy od Arevo Labs a 9T Labs predstavujú inovatívne aplikácie FDM technológie na výrobu zložitých geometrií. Tieto systémy využívajú robotiku so šiestimi{2}}osami na efektívnu tlač krátkych-vláknových kompozitov a kompozitov CF/PA12 a na výrobu zložitých geometrií na zakrivených povrchoch. Napríklad robotický systém vyvinutý spoločnosťou Arevo Labs na tlač PEEK/CF kompozitov využíva agilnosť a vysoko presné riadenie pohybu šesť{7}}-osového robota na presné ukladanie tlačového materiálu do zložitých trojrozmerných priestorov, čo umožňuje výrobu dielov so zložitými zakrivenými povrchmi a vnútornými štruktúrami. Táto technológia prekračuje obmedzenia tradičného 3D tlačového zariadenia pri výrobe geometrických tvarov a poskytuje úplne nové riešenie pre výrobu niektorých špeciálnych dielov v leteckom a kozmickom priemysle, vo výrobe automobilov a v iných oblastiach.. 9T Labs preukázali schopnosť umiestňovať kompozitné materiály CF/PA12 na zakrivené povrchy a tiež poskytuje technickú podporu pri výrobe zakrivených konštrukčných dielov s vysokými{{13}výkonnými požiadavkami na výrobu 4 automobilových čepelí}, ako sú napríklad kolesá{11} náboje a ďalšie komponenty.
Proces CF3D™ spoločnosti Continuous Composites je revolučná technológia 3D tlače z nekonečných vlákien. Tento jedinečný proces eliminuje potrebu drahých foriem alebo pecí, čím sa výrazne znižujú výrobné náklady a zložitosť zariadení tým, že sa používajú priemyselné roboty na tlač na suché vlákna a na ich impregnáciu živicou-na mieste. Táto technológia je použiteľná na výrobu-vysokovýkonných nekonečných vlákien, ako sú uhlíkové vlákna-pre letectvo, sklenené vlákna alebo aromatické polyamidové vlákna, ktoré môžu naplno využiť výhody mechanického výkonu týchto-vlákien a vyrábať kompozitné diely s vysokou pevnosťou a vysokou tuhosťou. Napríklad pri výrobe konštrukčných komponentov v leteckom priemysle možno proces CF3D™ použiť na výrobu ľahkých,{10}}súčiastok s vysokou pevnosťou, ako sú krídla a rámy trupu, ktoré môžu spĺňať prísne požiadavky na vysokovýkonné a ľahké komponenty v leteckom priemysle.
Okrem vyššie uvedených zariadení existuje mnoho ďalších technologických zariadení FDM, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu vo svojich príslušných oblastiach. Napríklad tlačiareň Ultimaker+ 3D dokáže tlačiť s kompozitnými materiálmi obsahujúcimi častice nitridu kremíka, ktoré majú vysokú tvrdosť a odolnosť voči opotrebeniu a možno ich použiť na výrobu dielov s vysokými požiadavkami na odolnosť proti opotrebeniu, ako sú diely odolné proti opotrebeniu v priemyselných strojoch, formách atď. Tlačiarne Zmorph 2.0 3D na druhej strane používajú keramické pasty na tlač dielov so špeciálnymi keramickými vlastnosťami, ako sú keramické diely odolné voči vysokým-teplotám a korózii-, ktoré majú potenciálne využitie v chemickom a elektronickom priemysle. Tieto zariadenia sa pri navrhovaní a tlači modelov často kombinujú{11}}s otvoreným zdrojovým softvérom (napríklad Blender a Ultimaker Cura). Aplikácia softvéru s otvoreným zdrojovým kódom{13}}umožňuje používateľom byť flexibilnejší pri nastavovaní parametrov tlače a navrhovaní modelov, čo znižuje prah použitia a podporuje rozšírené používanie a inovatívny vývoj technológie FDM.
3.2.2 SLA
Technológia svetlom{0}}vytvrdzovania tvarovania (SLA) je vysoko{1}}precízna technológia 3D tlače, ktorej princípom je zmiešanie fotosenzitívnych polymérnych monomérov s výstužnými časticami alebo vláknami a ožiarením špecifických vlnových dĺžok ultrafialového svetla fotoiniciátor spustí polymérne monoméry, aby prešli rýchlou foto{3}}stavovou reakciou, ktorá ich rýchlo polymerizuje do tekutého stavu. naskladané jednu na druhú vrstvu po vrstve v súlade s plánovanou cestou, čím sa nakoniec vytvoria požadované trojrozmerné produkty.
Technológia SLA má veľmi vysokú presnosť a dokáže vyrábať diely s extrémne vysokou rozmerovou presnosťou a kvalitou hladkého povrchu a má široké uplatnenie v oblastiach, ktoré vyžadujú veľmi vysokú presnosť, ako sú šperky, presné formy, lekárske vybavenie a iné priemyselné odvetvia. Pri výrobe šperkov dokáže technológia SLA presne vytlačiť zložité a vynikajúce modely šperkov na následné odlievanie alebo spracovanie, aby sa získali presné vzorky, čo môže výrazne skrátiť dizajn a výrobný cyklus šperkov a zároveň zlepšiť kvalitu produktu a slobodu dizajnu. Pokiaľ ide o výrobu presnej formy, technológia SLA môže produkovať vysoko{2}}presné jadrá a dutiny foriem, aby sa zabezpečila rozmerová presnosť a kvalita povrchu formy, čím sa zlepší kvalita a konzistencia výrobkov vyrobených vstrekovaním. Na výrobu zdravotníckych pomôcok, ako sú zubné protézy, puzdrá na načúvacie prístroje a iné malé zdravotnícke pomôcky, môže technológia SLA vyrábať produkty, ktoré s vysokou presnosťou zapadajú do ľudskej fyziologickej štruktúry, čím zlepšujú používanie zdravotníckych pomôcok a pohodlie.
Technológia SLA má však aj určité obmedzenia. V súčasnosti sú typy polymérnej živicovej matrice vhodné na vytvrdzovanie svetlom pomerne obmedzené, čo do určitej miery obmedzuje aplikáciu tejto technológie v oblasti rôznych požiadaviek na materiálové vlastnosti. Kvôli obmedzeniu typu živicovej matrice nemusí spĺňať požiadavky niektorých špeciálnych dielov na mechanické vlastnosti materiálu, tepelnú odolnosť, chemickú stabilitu a ďalšie aspekty. Okrem toho, keď sa počas procesu tlače pridá výstuž krátkymi vláknami, pravdepodobne sa vyskytnú problémy s usadzovaním vlákien, čo môže viesť k nerovnomernej vnútornej štruktúre kompozitného materiálu, čo ovplyvňuje konzistentnosť výkonu a stabilitu kvality tlačených dielov. Na prekonanie týchto obmedzení výskumníci neustále skúmajú nové fotosenzitívne živicové materiály a technológie vystužovania vlákien, aby rozšírili rozsah použitia technológie SLA a zlepšili kvalitu tlače.
3.2.3 LDM/DIW
Technológia priameho písania atramentom (DIW): Ide o technológiu vytláčania používanú na výrobu 3D tlačených dielov z keramiky, kovov a iných jemných materiálov. Zariadenie DIW je cenovo dostupné a vhodné na rýchle prototypovanie dizajnérmi. Technológia Direct Ink Writing (DIW), známa aj ako Liquid Deposition Molding (LDM), je jedinečná technológia vytláčania pre 3D tlač.
Suroviny používané v technológii LDM/DIW sú kompozity vo forme roztokov, pást alebo hydrogélov s určitým stupňom tekutosti, ktoré sa vytvrdzujú a formujú dodatočným-zahrievaním, vytvrdzovaním ultrafialovým svetlom (UV) alebo pridaním aktívnych zložiek.
Významnou výhodou tohto procesu je možnosť výroby dielov s funkčnými a kompozičnými gradientmi. V niektorých špeciálnych aplikačných scenároch, ako je výroba umelých kĺbov v biomedicínskej oblasti a výroba zariadení s funkčným gradientovým materiálom v elektronickom poli, sú na splnenie funkčných požiadaviek rôznych častí potrebné diely s rôznym materiálovým zložením alebo výkonnostnými gradientmi. Technológia LDM/DIW dokáže presne riadiť množstvo vytláčania a pomer miešania rôznych materiálových atramentov počas procesu tlače. Vlákna s veľkým pomerom strán a vysokým obsahom by sa však nemali pridávať, aby nedošlo k upchatiu tlačovej hlavy počas procesu tlače.
3.2.4 SLS/SLM
Selektívne laserové spekanie (SLS) je metóda 3D tlače, ktorá využíva teplo generované laserom na selektívne tavenie práškov. Použitím zmesi polymérnej matrice a výstužných vlákien prášku tak, že laser podľa 3D modelu prierezu-tvaru prášku prášku v špecifickej oblasti ohrevu, bodu tavenia relatívne nízkeho tavenia polymérneho prášku, spájania matrice a výstuže na dosiahnutie zložiek kompozitu. Vyššia presnosť povrchu, ľahké odstraňovanie nosných konštrukcií a recyklácia materiálov sú výhody SLS lisovania. Avšak problémom tohto spôsobu je, že hustota dvoch materiálov v zmiešanom prášku je zvyčajne rozdielna, čo je náchylné na jav zrážania a spôsobuje, že zloženie produktu nie je jednotné. Okrem toho má SLS prísne požiadavky na veľkosť častíc suroviny, takže všeobecné použitie krátkych vlákien s dĺžkou 20-250 μm a mechanické vlastnosti kompozitného materiálu majú obmedzené zlepšenie.
4 Budúci vývoj
Technologický vývoj poháňa priemysel kompozitov, aby otváral nové príležitosti na trhu leteckej dopravy. Medzi-služby s kabínkami v meste (trh AAM) využívajúce všetky-elektrické lietadlá eVTOL s doletom približne 150 km si vyžadujú vysokovýkonné{4}}kompozitné diely, v ktorých bude kľúčovú úlohu zohrávať technológia 3D tlače. Aj keď je v súčasnosti dobre financovaná len hŕstka spoločností, trhový potenciál je obrovský. Očakáva sa, že do roku 2030 budú v prevádzke tisíce leteckých kabín, čím sa vytvorí trhový priestor pre 3D tlačenú kompozitnú výstroj.
Kompozity tiež zohrávajú dôležitú úlohu pri výrobe veľkých lietadiel, napríklad lietadlá C919 vo veľkej miere využívajú rôzne kompozitné materiály, vrátane tvrdených epoxidových živíc -na báze T800-kvalitných-kompozitov z uhlíkových vlákien, kompozitov zo sklenených vlákien, aramidových voštinových materiálov, uhlíkových{5}}kompozitných kompozitných kompozitných lopatiek s keramickými lopatkami{9} lopatky ventilátora Tieto aplikácie zlepšili výkon lietadla a preukázali dôležitosť kompozitov pri výrobe veľkých lietadiel. Ako sa technológia vyvíja a požiadavky na výkon, presnosť a spoľahlivosť kompozitných dielov sa zvyšujú, technológia 3D tlače poskytuje efektívne a vysokokvalitné riešenie.
Pokrok technológie 3D tlače podporil jej uplatnenie v oblasti kompozitných materiálov. Výskum a vývoj nových materiálov obohatil typy 3D tlačených kompozitov a zvýšil ich výkon; zlepšenie tlačových procesov, ako je tlač mikrovlnným ohrevom a ultrazvuková-asistovaná 3D tlač, zlepšilo rýchlosť tlače a kvalitu produktov; a inovácia technológie trysiek, ako je napríklad viac{5}}dýza a vysokopresná tryska{6}}, zlepšila presnosť a zložitosť produktov. Vyspelosť technológie a rozšírenie trhového rozsahu znížili náklady na 3D tlačové zariadenia a viac podnikov a výskumných inštitúcií si môže dovoliť náklady na 3D tlačové kompozitné zariadenia, čo podporuje jeho široké uplatnenie.
Kompozitné zariadenia na 3D tlač ukazujú svoje jedinečné a silné čaro a hodnotu v kontexte rýchleho technologického rozvoja. Priemyselný reťazec zahŕňa od starostlivého výberu a dodávky surovín v odberateľskom smere cez výrobu a optimalizáciu základného hardvéru, pomocných prevádzkových zariadení a rôznych typov 3D tlačových zariadení v strednom toku až po široké uplatnenie v mnohých oblastiach, ako je letecký priemysel, automobilový priemysel, medicína a spotrebná elektronika v dolnom toku, čo vytvorilo úplný a blízky priemyselný ekosystém.
V aplikačnej oblasti hralo kompozitné zariadenie na 3D tlač nenahraditeľnú úlohu v mnohých špičkových{1}}výrobných oblastiach. V oblasti letectva pomáha lietadlu dosiahnuť nízku hmotnosť a vysoký výkon; v oblasti výroby automobilov podporuje rozvoj automobilov v smere personalizácie a inteligencie; v oblasti lekárskeho ošetrenia poskytuje silnú podporu pre personalizované a presné lekárske ošetrenie.
Napriek tomu 3D tlačové kompozitné zariadenia na technickej úrovni stále čelia výzvam, ako je zlepšenie materiálového výkonu, efektivita tlače a zlepšenie štandardov kvality. Jeho popularizáciu obmedzujú aj vysoké náklady. Okrem toho nedostatok interdisciplinárnych odborníkov obmedzuje aj rozvoj odvetvia. Hlavným smerom vývoja budú v budúcnosti materiálové inovácie, integrácia technológií a rozšírenie aplikácií. Výskum a vývoj nových kompozitných materiálov rozšíri aplikačné oblasti a technológia 3D tlače sa bude integrovať s umelou inteligenciou, veľkými dátami, internetom vecí a ďalšími technológiami s cieľom zlepšiť kvalitu a efektivitu tlače. 3D tlač zároveň rozšíri svoje uplatnenie v oblasti stavebníctva, energetiky, kultúry a kreativity a podporí inovácie a rozvoj príbuzných odvetví.
Zdroj: "China Composite Industry Association"