3D bosib chiqarish tobora ommalashib borayotganini payqadingizmi? Bir necha yil oldin kichik plastik o'yinchoqlar va kontsept modellarini yasashdan boshlab, endi u uylarni, tishlarni va hatto inson organlarini ham bosib chiqarishga qodir! Uning rivojlanishi raketaga o'xshaydi.
Ammo mashhurligiga qaramay, agar 3D bosib chiqarish chindan ham sanoat ishlab chiqarishida yetakchilik qilishni istasa, u faqat plastmassa va qatronlar kabi "yumshoq xurmo" larga tayanmasligi kerak. Bu namoyish buyumlarini tayyorlash uchun juda yaxshi, ammo ekstremal muhitlarga bardosh bera oladigan yuqori haroratli qismlar yoki yuqori mustahkamlikdagi, aşınmaya bardoshli aniqlikdagi qurilmalarni ishlab chiqarish haqida gap ketganda, ko'plab materiallar darhol yaroqsiz bo'lib qoladi.
Bugungi maqolamizning bosh qahramoni aynan shu yerda paydo bo'ladi—alumina kukuni, odatda "korund" nomi bilan tanilgan. Bu material o'ziga xos mustahkam xususiyatlarga ega bo'lgan, yuqori qattiqlik, korroziyaga chidamlilik, yuqori haroratga chidamlilik va a'lo darajadagi izolyatsiyaga ega bo'lgan, o'z-o'zidan mustahkam material emas. An'anaviy sanoatda u allaqachon o'tga chidamli materiallar, abraziv materiallar, keramika va boshqa sohalarda yetakchi hisoblanadi.
Shunday qilib, savol tug'iladi, an'anaviy, "mustahkam" material zamonaviy "raqamli aqlli ishlab chiqarish" texnologiyasi bilan uchrashganda qanday uchqunlar paydo bo'ladi? Javob: jim materiallar inqilobi boshlanmoqda.
1. Nima uchun alyuminiy oksidi? Nima uchun u qolipni buzmoqda?
Keling, avval nima uchun 3D bosib chiqarish ilgari keramik materiallarni afzal ko'rmaganligini muhokama qilaylik. Bir o'ylab ko'ring: plastik yoki metall kukunlarini lazer yordamida sinterlash yoki ekstruziya qilishda boshqarish nisbatan oson. Ammo keramik kukunlar mo'rt va eritish qiyin. Lazerlarni sinterlash va keyin shakllantirish juda tor jarayon oynasiga ega, bu ularni yorilish va deformatsiyaga moyil qiladi, natijada hosildorlik juda past bo'ladi.
Xo'sh, alyuminiy oksidi bu muammoni qanday hal qiladi? U qo'pol kuchga emas, balki "zukkolik"ga tayanadi.
Asosiy yutuq 3D bosib chiqarish texnologiyasi va material formulalarining muvofiqlashtirilgan evolyutsiyasida yotadi. Bog'lovchi jetlash va stereolitografiya kabi hozirgi asosiy texnologiyalar "egri yondashuv" dan foydalanadi.
Bog'lovchi purkash: Bu juda aqlli harakat. Alyuminiy oksidi kukunini lazer yordamida to'g'ridan-to'g'ri eritishning an'anaviy usullaridan farqli o'laroq, bu usul avval alyuminiy oksidi kukunining yupqa qatlamini surtadi. Keyin, aniq siyohli printer singari, bosma bosh kerakli joyga maxsus "yelim" purkaydi va kukunni bir-biriga bog'laydi. Kukun va yelimning bu qatlamma-qavat surtilishi oxir-oqibat dastlabki, shakllangan "yashil tanani" hosil qiladi. Bu yashil tana hali qattiq emas, shuning uchun keramika singari, u yuqori haroratli pechda oxirgi "olovga cho'mish" - sinterlashdan o'tadi. Sinterlashdan keyingina zarralar chinakamiga bir-biriga mahkam bog'lanib, an'anaviy keramika xususiyatlariga yaqin mexanik xususiyatlarga erishadi.
Bu keramikani to'g'ridan-to'g'ri eritish bilan bog'liq qiyinchiliklarni aqlli ravishda chetlab o'tadi. Bu avval detalni 3D bosma bilan shakllantirishga, keyin esa an'anaviy usullar yordamida unga jon va kuch bag'ishlashga o'xshaydi.
II. Bu “yutuq” aslida qayerda namoyon boʻladi? Harakatsiz gaplar shunchaki boʻsh gap.
Agar buni yutuq deb atasangiz, unda haqiqiy mahorat bo'lishi kerak, to'g'rimi? Darhaqiqat, 3D bosib chiqarishda alyuminiy oksidi kukunining rivojlanishi shunchaki "noldan" emas, balki chinakamiga "yaxshidan a'loga" olib boriladi, bu esa ilgari hal qilib bo'lmaydigan ko'plab muammolarni hal qiladi.
Birinchidan, bu "murakkablik" tushunchasini "qimmat" bilan sinonim sifatida yo'q qiladi. An'anaga ko'ra, murakkab ichki oqim kanallariga ega nozullar yoki issiqlik almashtirgichlar kabi alumina keramikasini qayta ishlash qolip shakllantirish yoki ishlov berishga asoslangan bo'lib, bu qimmat, vaqt talab etadi va ba'zi tuzilmalarni yaratishni imkonsiz qiladi. Ammo hozirda 3D bosib chiqarish siz loyihalashingiz mumkin bo'lgan har qanday murakkab tuzilmani to'g'ridan-to'g'ri, "qolipsiz" yaratish imkonini beradi. Ichki biomimetik chuqurchalar tuzilishiga ega, nihoyatda yengil, ammo juda mustahkam alumina keramik komponentini tasavvur qiling. Aerokosmik sanoatda bu vaznni kamaytirish va ish faoliyatini yaxshilash uchun haqiqiy "sehrli qurol"dir.
Ikkinchidan, u "funksiya va shaklning mukammal integratsiyasiga" erishadi. Ba'zi qismlar murakkab geometriyalarni ham, yuqori haroratga chidamlilik, aşınmaya bardoshlilik va izolyatsiya kabi ixtisoslashgan funktsiyalarni ham talab qiladi. Masalan, yarimo'tkazgichlar sanoatida ishlatiladigan keramik bog'lovchi qo'llar yengil, yuqori tezlikda harakatlanishga qodir, shuningdek, mutlaqo antistatik va aşınmaya bardoshli bo'lishi kerak. Ilgari bir nechta qismlarni yig'ishni talab qiladigan narsa endi alyuminiy oksididan bitta, integratsiyalashgan komponent sifatida to'g'ridan-to'g'ri 3D-bosma sifatida chop etilishi mumkin, bu esa ishonchlilik va ishlashni sezilarli darajada yaxshilaydi.
Uchinchidan, bu shaxsiylashtirilgan moslashtirishning oltin davrini boshlab beradi. Bu, ayniqsa, tibbiyot sohasida diqqatga sazovordir. Inson suyaklari juda xilma-xil edi va avvalgi sun'iy suyak implantlari belgilangan o'lchamlarga ega edi, bu esa shifokorlarni operatsiya paytida ular bilan kifoyalanishga majbur qildi. Endi bemordan olingan kompyuter tomografiyasi ma'lumotlaridan foydalanib, bemorning morfologiyasiga juda mos keladigan g'ovakli alumina keramik implantini to'g'ridan-to'g'ri 3D chop etish mumkin. Bu g'ovakli tuzilish nafaqat yengil, balki suyak hujayralarining unga o'sishiga imkon beradi, haqiqiy "osseointegratsiya" ga erishadi va implantni tananing bir qismiga aylantiradi. Bunday shaxsiylashtirilgan tibbiy yechim ilgari tasavvur qilib bo'lmas edi.
Ⅲ. Kelajak yetib keldi, ammo qiyinchiliklar ham ko'p.
Albatta, biz shunchaki gaplasha olmaymiz. 3D bosib chiqarishda alyuminiy oksidi kukunini qo'llash hali ham ulkan salohiyatga ega, ammo ba'zi o'smirlik muammolariga ega bo'lgan o'sib borayotgan "vodiy"ga o'xshaydi.
Narxi yuqoriligicha qolmoqda: 3D bosib chiqarish uchun mos keladigan yuqori tozalikdagi sharsimon alyuminiy oksidi kukuni o'z-o'zidan qimmat. Bunga ko'p million dollarlik ixtisoslashtirilgan bosma uskunalari va keyingi sinterlash jarayonining energiya sarfini qo'shsangiz, alyuminiy oksidi qismini bosib chiqarish narxi yuqoriligicha qolmoqda.
Yuqori jarayon to'siqlari: suspenziya tayyorlash va bosib chiqarish parametrlarini sozlashdan tortib, qayta ishlashdan keyingi ajratish va sinterlash egri chizig'ini boshqarishgacha, har bir bosqich chuqur tajriba va texnik to'planishni talab qiladi. Yorilish, deformatsiya va notekis qisqarish kabi muammolar osongina paydo bo'lishi mumkin.
Ishlashning izchilligi: Bosilgan qismlarning har bir partiyasi bo'yicha mustahkamlik va zichlik kabi asosiy ishlash ko'rsatkichlarining izchilligini ta'minlash keng ko'lamli dasturlar uchun juda muhim to'siqdir.