1. 3D baskı kompozit ekipmanlarına genel bakış
Devrim niteliğinde bir eklemeli üretim yöntemi olan 3D baskı teknolojisi, imalat endüstrisinde giderek daha önemli hale geliyor. Malzemeleri katman katman istifleyerek, geleneksel kalıplara ihtiyaç duymadan karmaşık hassas parçaları hızlı bir şekilde üretebilir, üretim döngüsünü kısaltabilir, malzeme kullanımını geliştirebilir, maliyetleri azaltabilir ve karmaşık parçaların hazırlanmasında geleneksel üretim teknolojisinin sınırlamalarını aşabilir. Özellikle küçük miktarlardaki karmaşık parçaların üretiminde ve tasarım optimizasyonunda, 3D baskı teknolojisi güçlü bir pazar rekabet gücü sergilemiş ve üretim yeniliğini teşvik etmede önemli bir güç haline gelmiştir.
Genellikle farklı özelliklere sahip iki veya daha fazla malzemeden oluşan kompozit malzemeler de modern üretimde önemli bir rol oynar ve oran ve yapıyı optimize ederek tamamlayıcı performans ve iyileştirme sağlarlar. Yüksek mukavemet, düşük yoğunluk, korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci vb. ile karakterize edilirler. Havacılık, otomotiv imalatı, tıbbi cihazlar ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılırlar; ağırlığın azaltılmasına, verimliliğin artırılmasına ve yapısal güç ve performansın arttırılmasına yardımcı olurlar.
Yüksek{0}}hassas, yüksek-performanslı parçalara olan talebin artmasıyla birlikte, 3D baskı teknolojisi ile kompozit malzemelerin birleşimi kaçınılmaz bir trend haline geldi. 3D baskı kompozit ekipmanları, kompozit parçaları hızlı ve doğru bir şekilde üretebilir ve imalat sektörünün dönüşümünü ve iyileştirilmesini destekleyebilir. Bu teknoloji yalnızca ileri teknoloji alanlardaki karmaşık parçalara yönelik katı gereksinimleri- karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda bilimsel araştırma ve eğitim, tüketici elektroniği ve kültürel yaratıcılık gibi diğer alanlara da yenilikçi fırsatlar getiriyor.
Şu anda, stereolitografi (SLA), seçici lazer sinterleme (SLS) ve erimiş biriktirme kalıplama (FDM) gibi çeşitli 3D baskı teknolojileri geliştirilmiştir. FDM teknolojisi, düşük maliyet, basit hazırlama prosedürleri ve geniş bir malzeme yelpazesine uygulanabilirlik avantajları nedeniyle piyasada en yaygın kullanılan 3D baskı teknolojilerinden biri haline gelmiştir. Polimer 3D baskı süreci, düşük baskı maliyeti, düşük enerji tüketimi, büyük boyut ve yüksek baskı hızına doğru ilerlemekte, yavaş yavaş seri üretime geçmekte ve geleneksel plastik üretim süreçleriyle rekabet etmektedir. Toz yatak işlemleri plastik parçaların seri üretimine uygulanırken, DLP ve CLIP gibi hızlı fotopolimerizasyon teknolojileri, düşük enerji tüketimi ve yüksek parça performansına sahip işlemlere odaklanarak küçük seri üretim için fotopolimerizasyon 3D baskıya olanak tanıyor. Malzeme ekstrüzyon 3D baskı süreci de olgunluğa doğru ilerliyor; geliştirmeye yüksek-hızlı, büyük-ölçekli ekipmanlar uygulandı.
2. Sektördeki gelişmelere genel bakış
2.1 3D baskı kompozit malzeme ekipmanı geliştirme geçmişi
Yerli 3D baskı teknolojisinin gelişim tarihi, sayısız öncünün bilgeliğini ve cesaretini kaydeden ve Çin bilim ve teknolojisinin takipten aşmaya doğru büyük sıçramasına tanıklık eden muhteşem bir bilim ve teknoloji destanı gibidir. 1980, dünyanın ilk 3D baskı patenti Japonya'da doğdu ve bilim ve teknolojinin bir kıvılcımı gibi, küresel 3D baskı teknolojisinin gelişimi için bir çayır ateşini ateşledi. Profesör Yan Yongnian, Çin'de 1988 yılında Tsinghua Üniversitesi'nde Lazer Hızlı Prototipleme Merkezi'ni kurdu; bu merkez, Çin'in hızlı prototipleme teknolojisinin kurucusu oldu ve Çin'in 3D baskı teknolojisinin gelişimi için sağlam bir temel attı. O zamandan bu yana, Çin'de 3D baskı teknolojisinin gelişim hızı giderek hızlandı. 1993, Çin'in ilk 3D baskı şirketi kuruldu ve bu, Çin'in 3D baskı endüstrisinin resmi lansmanı oldu. 1994, Xi'an Jiaotong Üniversitesi'nden Prof. Lu Bingheng, bilimsel araştırma sonuçları Çin'in 3D baskı teknolojisindeki bağımsız inovasyonuna güçlü bir ivme kazandıran 3D yazıcıların araştırma ve geliştirmesine kendini adamaya başladı.
21. yüzyılda Çin'in 3D baskı teknolojisi daha hızlı bir gelişmeye öncülük etti. 2010, Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Profesör Shi Yusheng ekibi, o zamanlar dünyanın en büyük çalışma alanı olan endüstriyel-sınıf 1,2mx1,2m katmanlı üretim ekipmanını başarıyla geliştirdi ve Çin'in büyük-ölçekli 3D baskı ekipmanı imalatı alanındaki olağanüstü gücünü vurguladı{8}}, Profesör Shi Yusheng ekibi, mükemmel performansı sayesinde, Prof. Shi Yusheng'in ekibi, mükemmel teknolojisi sayesinde, Airbus ve Avrupa Uzay Ajansı için uçaklar, uydular ve uçak motorları- için büyük ve karmaşık titanyum alaşımlı parçalardan döküm balmumu kalıpları yaptı, Çin'in 3D baskı teknolojisini uluslararası üst düzey havacılık alanında uyguladı ve uluslararası övgü kazandı. 2013, Çin 3D Baskı İttifakı resmi olarak kuruldu, Çin 3D baskı endüstrisinin, ortak geliştirme ve iş birliğine dayalı inovasyonun yeni bir aşamasına doğru ilerlemeye başladığını ve teknolojik alışverişler, kaynak entegrasyonu ve pazar genişletme, kaynak entegrasyonu ve pazar genişletme için yeni bir platform oluşturmaya başladığını belirtiyor. Xi'an Zhimong, 2017 yılında Çin'in e-kiriş metali 3D baskı alanındaki teknolojik boşlukları dolduran ve Çin'in e-kiriş metali 3D baskı alanındaki teknolojik boşlukları dolduran ilk e-kiriş metal 3D baskı sistemi ZcompleX3'ü piyasaya sürdü ve Çin'in bu alanda başarılı olmasını sağladı. üst düzey metal 3D baskı teknolojisinde yeni bir boyut. 2018 yılında, Kunming Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nin Eklemeli Üretim Merkezi, o zamanın en büyük tekli 3D baskı makinesinin üretiminde başarılı bir pilot uygulama gerçekleştirdi. titanyum alaşımlı 3D baskı teknolojisinde yenilikçilik yeteneği. 2020 sayesinde, Çin Uzay Teknolojileri Akademisi (CAST), aynı zamanda dünyanın ilk sürekli fiberle güçlendirilmiş kompozit malzemelere yönelik ilk 3D baskı deneyi olan ilk "uzayda 3D baskı" deneyini başarıyla tamamladı- ve Çin'in havacılık ve uzay teknolojisi alanındaki ilk 3D baskı deneyini işaret ediyor. 2020 yılında, Çin Uzay Teknolojisi Akademisi, aynı zamanda dünyanın ilk sürekli fiber takviyeli kompozit malzemelerin 3D baskısı olan, 3D baskı teknolojisinin havacılık alanında uygulanmasında büyük bir atılımı işaret eden ve uzayın gelecekte keşfedilmesi ve geliştirilmesi için yeni bir teknolojik araç sağlayan ilk "uzayda 3D baskı" deneyini başarıyla tamamladı.
2.2 Kompozit malzeme ekipmanının gelişim durumu
Kompozit malzemelerin günümüz bilim ve teknoloji alanındaki uygulamalarının kapsamlı ve derinlemesine olduğu- söylenmektedir ve benzersiz performans avantajları, onu birçok sektörde vazgeçilmez bir temel malzeme haline getirmektedir. Havacılık ve uzay alanında kompozit malzemeler, ilk-yük taşımayan- yapılardan günümüzün ana yük-taşıyan yapısına doğru büyük bir dönüşüm yaşamıştır. Örneğin kanat ve gövde imalatında kompozitlerin uygulanması yalnızca uçakların ağırlığını önemli ölçüde azaltmakla kalmamış, aynı zamanda yapısal güçlerini ve dayanıklılıklarını da önemli ölçüde artırmıştır. Savunma sanayi alanında da kompozitler hayati bir rol oynamaktadır. Hafif zırhlı araçlar, gizli uçaklar, füzeler ve roketler ve diğer ekipmanlar, yüksek mukavemeti, düşük yoğunluğu, iyi gizlilik performansı ve diğer özellikleri sayesinde kompozit malzemelerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve ekipmanın savaş etkinliğini ve hayatta kalma kabiliyetini etkili bir şekilde artırabilir. Yeni enerji araçlarında, enerji depolamada, fotovoltaikte ve diğer gelişmekte olan alanlarda da kompozit malzemeler büyük uygulama potansiyeli göstermektedir. Yeni enerji araçlarının imalatında gövdede, akü kabuğunda ve imalatın diğer parçalarında kompozit malzemeler kullanılarak araç ağırlığının azaltılmasına, menzilin artırılmasına ve aynı zamanda aracın güvenliğinin ve konforunun arttırılmasına yardımcı olunabilir. Bu alanların hızla gelişmesiyle birlikte kompozit malzemelere yönelik pazar talebi artmaya devam edecek ve bu da 3D baskı kompozit ekipmanlarının geliştirilmesi için geniş bir alan sağlayacak.
3. 3D Baskı Kompozit Ekipmanları Endüstrisi Zinciri Panoraması
3.1 Pazar Ölçeği
3.1.1 Küresel 3D baskı pazar büyüklüğü analizi
Küresel 3D baskı endüstrisi araştırmalarına odaklanan bir İngiliz şirketi olan VoxelMatters'ın yayınladığı "Metal AM" raporunun verilerine göre, 2022 yılında küresel metal 3D baskı pazarının ölçeği yaklaşık 2,861 milyar dolardı; donanım, malzeme ve hizmetlerin pazar ölçeği sırasıyla 1,476 milyar dolar, 398 milyon dolar ve 987 milyon dolardı; bu da yıllık %26'lık bir büyümeyi temsil ediyor. Küresel metal 3D baskı pazarının 2032 yılına kadar 40 milyar doları aşması ve 2022-2032 yılları arasında %30,3'lük bir Bileşik Büyüme Oranı ile büyümesi bekleniyor. Raporda ayrıca küresel metal 3D baskı teknolojisinin geliştirilmesinde ve pazarın genişletilmesinde önemli bir rol oynayan EOS, SLM Solutions, 3D Systems, Desktop Metal, GE Additive, BLT, Velo3D, DMG Mori, TRUMPF ve HBD olmak üzere küresel metal 3D baskı alanındaki on lider şirket belirleniyor. ve pazarın genişletilmesi.
3.1.2 Çin 3D Baskı Pazar Ölçeği Analizi
Çin'de 3D baskı pazarı güçlü bir canlılık gösteriyor ve pazar payı bakımından önde gelen beş şirket sırasıyla Luen Thai, Stratasys, EOS, GE ve 3D Systems olup, bunların hiçbiri %20'yi geçmiyor. Bu da sektördeki nispeten düşük yoğunlaşmayı ve pazardaki şiddetli rekabeti yansıtıyor ve aynı zamanda sektörün gelişimi için büyük bir potansiyelin sinyalini veriyor. Son yıllarda, Çin'in imalat işletmeleri, orijinal üretim süreçlerini değiştirmek veya optimize etmek için aktif olarak 3D baskı teknolojisini benimsiyor, böylece üretimlerinin zekasını geliştiriyor ve hükümetin Çin'in imalat ürünlerinin dönüştürülmesi ve iyileştirilmesine yönelik acil talebini karşılıyor. Pazar ölçeği açısından, Çin'in 3D baskı endüstrisinin ölçeği yıldan yıla istikrarlı bir büyüme eğilimi gösteriyor ve büyüme hızı, genel küresel büyüme oranından biraz daha hızlı, bu da Çin'in 3D endüstrisinin dünya çapındaki büyümeye devam eden payını oluşturmasını sağlıyor.
Şu anda Çin'in 3D yazıcı endüstrisinin ölçeği yıldan yıla artıyor ve artış hızı genel küresel büyüme oranından biraz daha hızlı, dolayısıyla Çin'in 3D endüstrisinin dünyadaki payı artıyor. İleriye baktığımızda, havacılık, otomotiv, tıbbi ekipman ve diğer endüstrilerin hızlı gelişimi altında, 3D yazıcı pazarına olan talep çok büyük ve pazar büyüklüğü hızlı bir genişleme eğilimi gösterecek.
3.2 3D Baskı Ekipmanı
3.2.1 FDM/FFF
Yaygın olarak kullanılan bir 3D baskı teknolojisi olan FDM (Fused Deposition Molding) teknolojisi, filamanlı malzemelerin ısıtılıp eritilmesi ve daha sonra bilgisayar-kontrollü bir yola göre nozul tarafından katman katman ekstrüzyona tabi tutulması ve istiflenmesi prensibine dayanmaktadır. Bu teknoloji, düşük ekipman ve baskı malzemesi maliyeti, basit hazırlık süreci ve geniş bir malzeme yelpazesine baskıya uygunluk avantajlarıyla bu aşamada piyasada en yaygın kullanılan 3D baskı teknolojilerinden biri haline gelmiş ve birçok alanda mükemmel uygulama değerini ortaya koymuştur.
Stratasys F370®CR FDM® kompozit yazıcı ikonik bir yüksek-performanslı 3D yazıcıdır. Güç ve dayanıklılık açısından üstün parçalar üretmek için kullanılan ABS-CF10 ve FDM Naylon-CF10 gibi çok çeşitli yüksek-mukavemetli kompozitlerin ve mühendislik-sınıflı malzemelerin yazdırılmasını destekler. Yazıcı, parçanın performansını garanti etme öncülü altında malzeme kullanımını optimize etmek ve malzeme israfını azaltmak için parça içindeki yapısal yoğunluğu parçanın farklı kullanım gereksinimlerine göre esnek bir şekilde ayarlayabilen değişken bir parça yoğunluğu işlevine sahiptir. Geniş yapım alanı (355 mm x 254 mm x 355 mm), yüksek mukavemetli fikstürler, fikstürler ve üretim araçlarının üretimi için büyük parçaların basılmasını mümkün kılar. Ek olarak makine, üretim sürecini dijital olarak yönetmek ve izlemek için üretim yürütme sistemleriyle arayüz oluşturma yeteneğine sahip olup üretkenliği ve yönetim doğruluğunu artırır.
Markforged'ın Mark Two ve FX20 yazıcıları, sürekli karbon fiberle güçlendirilmiş polimerler için tasarlanmıştır-; bu tasarım özelliği, parça mukavemetinin ve hafifliğin kritik olduğu alanlarda onlara önemli bir avantaj sağlar. Yazıcılar, termoplastikler, naylon ve sürekli karbon fiberler de dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeler üzerine baskı yapma kapasitesine sahiptir ve bu malzemelerin bir kombinasyonu üzerine baskı yaparak, parçanın performansını optimize etmek için farklı malzemelerin özelliklerinden tam olarak yararlanmak mümkündür. Örneğin, havacılık ve uzay alanında bazı parça imalatında, yazıcının kullanımı aynı zamanda parçaların yapısal sağlamlığını da sağlayabilir, ağırlıklarını önemli ölçüde azaltabilir, uçağın yakıt verimliliğini ve performansını artırabilir. Hizmet robotları alanında, bu yazıcılar aynı zamanda geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir ve robotlar için hafif, yüksek-mukavemetli yapısal bileşenler üretebilir, robotun genel ağırlığını azaltabilir, hareket performansını ve enerji verimliliğini iyileştirerek maliyet azaltma ve performans artırma şeklindeki ikili hedeflere ulaşabilir. Markforged serisi: Mark2 ve X7 modelleri dahil, naylon tozu katkılı lazer sinterleme işlemiyle harmanlanmış kısa kesim karbon fiber kullanan, havacılık endüstrisi için uygun. Havacılık, otomotiv, tıp ve diğer alanlara uygun lazer sinterleme işlemi.
Arevo Laboratuvarları ve 9T Laboratuvarları'nın robotik sistemleri, karmaşık geometrilerin üretimi için FDM teknolojisinin yenilikçi uygulamalarını temsil ediyor. Bu sistemler, kısa-fiber kompozitleri ve CF/PA12 kompozitlerini verimli bir şekilde yazdırmak ve kavisli yüzeyler üzerinde karmaşık geometriler üretmek için altı-eksenli robot teknolojisinden yararlanır. Örneğin, PEEK/CF kompozitlerini basmak için Arevo Labs tarafından geliştirilen robotik sistem, karmaşık kavisli yüzeylere ve iç yapılara sahip parçaların üretimini mümkün kılmak üzere baskı malzemesini karmaşık üç-boyutlu alanlara doğru bir şekilde yerleştirmek için altı-eksenli bir robotun çevikliğinden ve yüksek-hassas hareket kontrolünden yararlanır. Bu teknoloji, geometrik şekillerin üretiminde geleneksel 3D baskı ekipmanlarının sınırlamalarını aşarak havacılık, otomotiv imalatı ve diğer alanlardaki bazı özel parçaların üretimi için yepyeni bir çözüm sağlıyor. 9T Laboratuvarları, CF/PA12 kompozit malzemeleri kavisli yüzeylere yerleştirme yeteneğini gösterdi ve ayrıca uçak motor kanatları, Otomotiv tekerlek göbekleri ve diğer bileşenlerin imalatı gibi yüksek performans gereksinimlerine sahip{13}}kavisli yapısal parçaların üretimi için teknik destek sağlıyor.
Continuous Composites'in CF3D™ süreci, devrim niteliğinde bir sürekli fiber 3D baskı teknolojisidir. Bu benzersiz süreç, pahalı kalıplara veya fırınlara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, kuru elyaflara baskı yapmak için endüstriyel robotlar kullanarak ve bunları yerinde reçineyle emprenye ederek üretim maliyetlerini ve ekipman karmaşıklığını büyük ölçüde azaltır. Teknoloji, havacılık-sınıf karbon fiberler, cam fiberler veya aromatik poliamid fiberler gibi yüksek-performanslı sürekli fiberlerin imalatına uygulanabilir; bu fiberler, bu yüksek-performanslı fiberlerin mekanik performans avantajlarından tam anlamıyla faydalanabilir ve yüksek mukavemetli ve yüksek sertliğe sahip kompozit parçalar üretebilir. Örneğin, havacılık endüstrisindeki yapısal bileşenlerin üretiminde CF3D™ işlemi, havacılık endüstrisindeki yüksek performans ve hafif bileşenlere yönelik katı gereksinimleri karşılayabilecek kanatlar ve gövde çerçeveleri gibi hafif, yüksek{10}}mukavemetli bileşenleri üretmek için kullanılabilir.
Yukarıdaki ekipmanlara ek olarak, kendi alanlarında önemli rol oynayan birçok FDM teknolojisi ekipmanı da bulunmaktadır. Örneğin, Ultimaker+ 3D yazıcısı, yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahip silikon nitrit parçacıkları içeren kompozit malzemelerle baskı yapabilir ve endüstriyel makinelerdeki aşınmaya- dirençli parçalar, kalıplar vb. gibi yüksek aşınma direnci gereksinimlerine sahip parçalar üretmek için kullanılabilir. Zmorph 2.0 3D yazıcısı, ısıya{{5} dirençli parçalar gibi özel seramik özelliklere sahip parçalar üretebilen seramik macunlarla baskı yapar. Zmorph 2.0 3D yazıcıları ise kimya ve elektronik endüstrilerinde potansiyel uygulamalara sahip olan yüksek-sıcaklığa ve korozyona-dayanıklı seramik parçalar gibi özel seramik özelliklere sahip parçaları basmak için seramik macunları kullanır. Bu cihazlar, modelleri tasarlamak ve yazdırmak için genellikle açık{11}}kaynaklı yazılımlarla (Blender ve Ultimaker Cura gibi) birleştirilir. Açık{13}}kaynaklı yazılımın uygulanması, kullanıcıların parametre ayarlarını ve model tasarımını yazdırma konusunda daha esnek olmasına olanak tanır; bu da kullanım eşiğini düşürür ve FDM teknolojisinin yaygın uygulamasını ve yenilikçi gelişimini teşvik eder.
3.2.2 HDS
Işıkla-kürlemeli kalıplama (SLA) teknolojisi, yüksek-hassasiyetli bir 3D baskı teknolojisidir; bunun ilkesi, ışığa duyarlı polimer monomerleri takviye edici parçacıklar veya liflerle karıştırmaktır ve belirli dalga boylarındaki ultraviyole ışığın ışınlanması altında, foto başlatıcı, polimer monomerleri hızlı bir foto-polimerizasyon reaksiyonuna sokmak için tetikler; bu reaksiyon onları hızlı bir şekilde sıvı durumdan katı duruma dönüştürür ve daha sonra bunlar planlanan yola uygun olarak katman katman üst üste istiflenerek sonuçta istenen üç- boyutlu ürünler oluşturulur.
SLA teknolojisi çok yüksek hassasiyete sahip olup, son derece yüksek boyutsal doğruluk ve pürüzsüz yüzey kalitesine sahip parçalar üretebilmektedir ve mücevherat, hassas kalıplar, tıbbi ekipman ve diğer endüstriler gibi çok yüksek hassasiyet gerektiren alanlarda geniş bir uygulama alanına sahiptir. Mücevher imalatında SLA teknolojisi, ürün kalitesini ve tasarım özgürlüğünü geliştirirken mücevher tasarımı ve üretim döngüsünü büyük ölçüde kısaltabilen doğru numuneler sağlamak üzere daha sonraki döküm veya işleme için karmaşık ve zarif mücevher modellerini doğru bir şekilde yazdırabilir. Hassas kalıp üretimi açısından SLA teknolojisi, kalıbın boyutsal doğruluğunu ve yüzey kalitesini sağlamak için yüksek-hassasiyette kalıp göbekleri ve boşlukları üretebilir, böylece enjeksiyonla kalıplanmış ürünlerin kalitesi ve tutarlılığı iyileştirilebilir. Diş protezleri, işitme cihazı kabukları ve diğer küçük tıbbi cihazlar gibi tıbbi cihazların üretimi için SLA teknolojisi, insan fizyolojik yapısına yüksek hassasiyetle uyan, tıbbi cihazların kullanımını ve konforunu artıran ürünler üretebilir.
Ancak SLA teknolojisinin de bazı sınırlamaları vardır. Şu anda, ışıkla sertleştirmeye uygun polimer reçine matrisi türleri nispeten sınırlıdır ve bu, bu teknolojinin farklı malzeme performansı gereksinimleri alanında uygulanmasını bir dereceye kadar sınırlamaktadır. Reçine matrisinin türünün sınırlaması nedeniyle, bazı özel parçaların malzemenin mekanik özellikleri, ısı direnci, kimyasal stabilite ve diğer hususlarla ilgili gereksinimlerini karşılayamayabilir. Ek olarak, baskı işlemi sırasında kısa elyaf takviyesi eklendiğinde, elyaf yerleşme sorunlarının ortaya çıkması muhtemeldir, bu da kompozit malzemenin düzensiz bir iç yapısına yol açarak, basılan parçaların performans tutarlılığını ve kalite stabilitesini etkileyebilir. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için araştırmacılar, SLA teknolojisinin uygulama kapsamını genişletmek ve baskı kalitesini iyileştirmek amacıyla sürekli olarak yeni ışığa duyarlı reçine malzemeleri ve fiber güçlendirme teknolojilerini araştırıyorlar.
3.2.3 LDM/DIW
Doğrudan Mürekkep Yazma (DIW) Teknolojisi: Bu, seramik, metal ve diğer ince malzemelerden 3D baskılı parçalar üretmek için kullanılan bir ekstrüzyon teknolojisidir. DIW ekipmanı ekonomiktir ve tasarımcılar tarafından hızlı prototip oluşturmaya uygundur. Sıvı Biriktirme Kalıplama (LDM) olarak da bilinen Doğrudan Mürekkep Yazma (DIW) teknolojisi, 3D baskı için benzersiz bir ekstrüzyon teknolojisidir.
LDM/DIW teknolojisinde kullanılan ham maddeler, sonradan ısıtma, ultraviyole ışıkla (UV) kürleme veya aktif bileşenlerin eklenmesiyle kürlenen ve kalıplanan, belirli bir akışkanlık derecesine sahip çözeltiler, macunlar veya hidrojeller formundaki kompozitlerdir.
Bu sürecin önemli bir avantajı, işlevsel ve bileşimsel değişime sahip parçalar üretebilme yeteneğidir. Biyomedikal alanda yapay bağlantıların imalatı ve elektronik alanda fonksiyonel gradyanlı malzeme cihazlarının imalatı gibi bazı özel uygulama senaryolarında, farklı parçaların fonksiyonel gereksinimlerini karşılamak için farklı malzeme bileşimlerine veya performans gradyanlarına sahip parçalar gerekir.LDM/DIW teknolojisi, baskı işlemi sırasında farklı malzeme mürekkeplerinin ekstrüzyon miktarını ve karışım oranını hassas bir şekilde kontrol edebilir. Ancak yazdırma işlemi sırasında yazıcı kafasının tıkanmaması için büyük en boy oranına ve yüksek içeriğe sahip fiberler eklenmemelidir.
3.2.4 SLS/SLM
Seçici lazer sinterleme (SLS), tozları seçici olarak eritmek için lazer tarafından üretilen ısıyı kullanan bir 3 boyutlu baskı yöntemidir. Tozun polimer matrisi ve takviye elyaflarının bir karışımını kullanarak, böylece lazer, ısıtmanın belirli bir bölgesinde tozun enine kesit şeklinin 3 boyutlu modeline göre, nispeten düşük polimer tozu erime noktasının erime noktası, matris ve kompozitin bileşenlerini elde etmek için takviye bağlanması. Daha yüksek yüzey doğruluğu, destek yapılarının kolay çıkarılması ve malzemelerin geri dönüştürülmesi SLS kalıplamanın avantajlarıdır. Bununla birlikte, bu yöntemin sorunu, karışık tozdaki iki malzemenin yoğunluğunun genellikle farklı olmasıdır, bu da çökelme olgusuna yatkındır ve ürün bileşiminin tek biçimli olmamasına neden olur. Ek olarak, SLS'nin hammaddenin parçacık boyutu konusunda katı gereksinimleri vardır, bu nedenle 20-250 μm uzunluğunda kısa fiberlerin genel kullanımı ve kompozit malzemenin mekanik özelliklerinde sınırlı iyileşme vardır.
4 Gelecekteki gelişme
Teknolojik gelişme, kompozit endüstrisini hava taşımacılığı pazarında yeni fırsatlar yaratmaya yönlendiriyor. Yaklaşık 150 km menzile sahip, tamamı-elektrikli eVTOL uçaklarını kullanan şehirlerarası hava taksi hizmetleri (AAM pazarı),-3D baskı teknolojisinin önemli bir rol oynayacağı yüksek-performanslı kompozit parçalar gerektirir. Şu anda yalnızca birkaç şirket iyi finanse edilmiş- olsa da, pazar potansiyeli çok büyük; binlerce hava kabininin 2030 yılına kadar faaliyete geçmesi bekleniyor ve bu da 3D baskılı kompozit ekipmanlar için pazar alanı yaratıyor.
Kompozitler aynı zamanda büyük uçakların üretiminde de önemli bir rol oynar; örneğin, C919 uçağı, sertleştirilmiş epoksi reçine-bazlı T800-sınıf yüksek-mukavemetli karbon fiber kompozitler, fiberglas kompozitler, aramid petek malzemeleri, karbon-fiber kompozit fan kanatları ve seramik- bazlı kompozit türbin bileşenleri dahil olmak üzere çeşitli kompozit malzemelerden kapsamlı bir şekilde yararlanır. Bu uygulamalar uçak performansını iyileştirmiş ve büyük uçak üretiminde kompozitlerin önemini ortaya koymuştur. Teknoloji geliştikçe ve kompozit parçaların performansı, hassasiyeti ve güvenilirliğine yönelik gereksinimler arttıkça, 3D baskı teknolojisi verimli, yüksek kaliteli bir çözüm sunuyor.
3D baskı teknolojisinin ilerlemesi, kompozit malzemeler alanında uygulanmasını teşvik etti. Yeni malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi, 3D baskılı kompozit türlerini zenginleştirdi ve performanslarını arttırdı; Mikrodalga ısıtmalı baskı ve ultrasonik-yardımlı 3D baskı gibi baskı süreçlerinin iyileştirilmesi, ürünlerin baskı hızını ve kalitesini artırdı; ve çoklu-nozül ve yüksek-hassasiyetli nozül gibi nozül teknolojisindeki yenilikler, ürünlerin hassasiyetini ve karmaşıklığını artırdı. Teknolojinin olgunluğu ve pazar ölçeğinin genişlemesi, 3D baskı ekipmanının maliyetini azalttı ve daha fazla işletme ve araştırma kurumu, geniş uygulamasını destekleyen 3D baskı kompozit ekipmanının maliyetini karşılayabiliyor.
3D baskı kompozit ekipmanı, hızlı teknolojik gelişme bağlamında benzersiz ve güçlü çekiciliğini ve değerini gösteriyor. Endüstri zinciri, yukarı yönde hammaddelerin dikkatli seçimi ve tedarikinden, orta yönde çekirdek donanımın, yardımcı operasyon ekipmanlarının ve çeşitli 3D baskı ekipmanlarının üretimi ve optimizasyonuna, alt yönde ise eksiksiz ve yakın bir endüstriyel ekosistem oluşturan havacılık, otomotiv, tıp ve tüketici elektroniği gibi birçok alandaki geniş uygulamaya kadar uzanır.
Uygulama alanında, 3D baskı kompozit ekipmanı birçok üst düzey üretim alanında yeri doldurulamaz bir rol oynamıştır. Havacılık alanında, uçağın hafif ve yüksek performansı gerçekleştirmesine yardımcı olur; otomobil üretimi alanında otomobillerin kişiselleştirme ve zeka doğrultusunda gelişimini teşvik ediyor; Tıbbi tedavi alanında kişiye özel ve hassas tıbbi tedaviye güçlü destek sağlar.
Bununla birlikte, teknik düzeydeki 3D baskı kompozit ekipmanları hala malzeme performansının iyileştirilmesi, baskı verimliliği ve kalite standardının iyileştirilmesi gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Yüksek maliyet aynı zamanda popülerleşmesini de sınırlıyor. Ayrıca disiplinler arası profesyonellerin eksikliği de sektörün gelişimini kısıtlamaktadır. Gelecekte malzeme yeniliği, teknoloji entegrasyonu ve uygulama genişletme ana gelişme yönü olacaktır. Yeni kompozit malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi, uygulama alanlarını genişletecek ve 3D baskı teknolojisi, baskı kalitesini ve verimliliğini artırmak için yapay zeka, büyük veri, Nesnelerin İnterneti ve diğer teknolojilerle entegre olacak. Aynı zamanda 3D baskı, inşaat, enerji, kültür ve yaratıcılık alanlarındaki uygulamalarını genişletecek ve ilgili endüstrilerin inovasyonunu ve gelişimini teşvik edecek.
Kaynak: "Çin Kompozit Endüstrisi Birliği"