Նկատե՞լ եք, թե ինչպես է եռաչափ տպագրությունը գնալով ավելի ու ավելի տարածված դառնում։ Մի քանի տարի առաջ պարզապես փոքրիկ պլաստիկ խաղալիքներ և կոնցեպտային մոդելներ պատրաստելուց հետո, այժմ այն կարող է տպել տներ, ատամներ և նույնիսկ մարդկային օրգաններ։ Դրա զարգացումը հրթիռի պես է։
Սակայն, չնայած իր ժողովրդականությանը, եթե 3D տպագրությունն իսկապես ցանկանում է առաջատար դիրք գրավել արդյունաբերական արտադրության մեջ, այն չի կարող հույսը դնել միայն «փափուկ խուրմայի» վրա, ինչպիսիք են պլաստմասսաները և խեժերը: Այն հարմար է ցուցադրական կտորներ պատրաստելու համար, բայց երբ խոսքը վերաբերում է ծայրահեղ միջավայրերին դիմակայող բարձր ջերմաստիճանային մասերի կամ բարձր ամրության, մաշվածությանը դիմացկուն ճշգրիտ սարքերի պատրաստմանը, շատ նյութեր անմիջապես դառնում են անպիտան:
Ահա թե որտեղ է հայտնվում այսօրվա հոդվածի մեր գլխավոր հերոսը.ալյումինի փոշի, որը հայտնի է որպես «կորունդ»։ Այս նյութը հեշտ է օգտագործել, քանի որ ունի բնածին կարծրություն, կոռոզիայի դիմադրություն, բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն և գերազանց մեկուսացում։ Ավանդական արդյունաբերություններում այն արդեն իսկ վետերան է հրակայուն նյութերի, հղկող նյութերի, կերամիկայի և այլ ոլորտներում։
Այսպիսով, հարցն այն է, թե ինչպիսի կայծեր կհայտնվեն, երբ ավանդական, «ամուր» նյութը հանդիպի «թվային ինտելեկտուալ արտադրության» առաջատար տեխնոլոգիային։ Պատասխանն այն է, որ ընթանում է նյութերի լուռ հեղափոխություն։
1. Ինչո՞ւ ալյումին։ Ինչո՞ւ է այն խախտում ստանդարտները։
Նախ քննարկենք, թե ինչու 3D տպագրությունը նախկինում չէր նախապատվությունը տվել կերամիկական նյութերին: Մտածեք այդ մասին. պլաստմասե կամ մետաղական փոշիները համեմատաբար հեշտ է կառավարել լազերների միջոցով սինթերացման կամ էքստրուդացման ժամանակ: Սակայն կերամիկական փոշիները փխրուն են և դժվար է հալեցնել: Լազերային սինթերացման և այնուհետև դրանց ձևավորման գործընթացում կա շատ նեղ գործընթացային պատուհան, ինչը դրանք դարձնում է ճաքերի և դեֆորմացիայի հակված, ինչը հանգեցնում է անասելի ցածր արտադրողականության:
Այսպիսով, ինչպե՞ս է ալյումինան լուծում այս խնդիրը։ Այն չի հիմնվում կոպիտ ուժի, այլ «հնարամտության» վրա։
Հիմնական առաջընթացը կայանում է 3D տպագրության տեխնոլոգիայի և նյութերի ձևակերպումների համակարգված զարգացման մեջ: Ներկայիս հիմնական տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են կապակցանյութերի շիթը և ստերեոլիթոգրաֆիան, կիրառում են «կորի մոտեցում»:
Կապակցող նյութի ցողում. Սա բավականին խելացի քայլ է: Ի տարբերություն լազերով ալյումինի օքսիդի փոշու անմիջական հալեցման ավանդական մեթոդների, այս մեթոդը նախ քսում է ալյումինի օքսիդի փոշու բարակ շերտ: Այնուհետև, ինչպես ճշգրիտ թանաքային տպիչը, տպիչի գլուխը հատուկ «սոսինձ» է ցողում ցանկալի հատվածի վրա՝ կապելով փոշին միմյանց: Փոշու և սոսինձի այս շերտ առ շերտ քսումը, ի վերջո, տալիս է նախնական, ձևավորված «կանաչ մարմին»: Այս կանաչ մարմինը դեռևս պինդ չէ, ուստի, ինչպես կերամիկան, այն ենթարկվում է վերջնական «կրակի մկրտության» բարձր ջերմաստիճանի վառարանում՝ սինտերացման: Միայն սինտերացումից հետո են մասնիկները իսկապես ամուր կապված միմյանց՝ հասնելով ավանդական կերամիկայի մեխանիկական հատկություններին մոտեցող հատկությունների:
Սա հնարամտորեն շրջանցում է կերամիկայի անմիջական հալեցման դժվարությունները: Դա նման է նախ մասը եռաչափ տպագրությամբ ձևավորելուն, ապա ավանդական տեխնիկայի միջոցով դրան հոգի և ամրություն հաղորդելուն:
II. Որտե՞ղ է իրականում դրսևորվում այս «բեկումը»։ Խոսքն առանց գործողության պարզապես դատարկ խոսակցություն է։
Եթե դա առաջընթաց անվանում եք, ապա պետք է որոշակի իրական հմտություն լինի, այնպես չէ՞։ Իրոք, ալյումինի օքսիդի փոշու առաջընթացը եռաչափ տպագրության մեջ պարզապես «զրոյից» չէ, այլ իրականում «լավից մինչև գերազանց», լուծելով նախկինում անլուծելի բազմաթիվ խնդիրներ։
Նախ, այն վերացնում է «բարդության» հասկացությունը՝ որպես «թանկության» հոմանիշ։ Ավանդաբար, ալյումինա կերամիկայի, ինչպիսիք են ծայրակալները կամ ջերմափոխանակիչները բարդ ներքին հոսքի ալիքներով, մշակումը հիմնված է կաղապարման կամ մեքենայացման վրա, ինչը թանկ է, ժամանակատար և անհնար է դարձնում որոշ կառուցվածքների ստեղծումը։ Սակայն այժմ 3D տպագրությունը թույլ է տալիս ուղղակիորեն, «անկաղապար» ստեղծել ցանկացած բարդ կառուցվածք, որը կարող եք նախագծել։ Պատկերացրեք ալյումինա կերամիկական բաղադրիչ՝ ներքին բիոմիմետիկ մեղրամոմի կառուցվածքով, աներևակայելի թեթև, բայց չափազանց ամուր։ Ավիատիեզերական արդյունաբերության մեջ սա իսկական «կախարդական զենք» է քաշի նվազեցման և կատարողականի բարելավման համար։
Երկրորդ, այն հասնում է «գործառույթի և ձևի կատարյալ ինտեգրման»։ Որոշ մասեր պահանջում են ինչպես բարդ երկրաչափություններ, այնպես էլ մասնագիտացված գործառույթներ, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանային դիմադրությունը, մաշվածության դիմադրությունը և մեկուսացումը։ Օրինակ, կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ օգտագործվող կերամիկական միացնող թևերը պետք է լինեն թեթև, ունակ բարձր արագությամբ շարժման, բացարձակապես հակաստատիկ և մաշվածությանը դիմացկուն։ Այն, ինչ նախկինում պահանջում էր մի քանի մասերի հավաքում, այժմ կարող է ուղղակիորեն եռաչափ տպագրվել ալյումինից՝ որպես մեկ, ինտեգրված բաղադրիչ, զգալիորեն բարելավելով հուսալիությունը և կատարողականությունը։
Երրորդ, այն ազդարարում է անհատականացված անհատականացման ոսկե դարաշրջան: Սա հատկապես ցայտուն է բժշկական ոլորտում: Մարդկային ոսկորները մեծապես տարբերվում են, և նախկինում արհեստական ոսկրային իմպլանտները ֆիքսված չափսեր ունեին, ինչը բժիշկներին ստիպում էր վիրահատության ժամանակ դրանցով զբաղվել: Այժմ, հիվանդի համակարգչային տոմոգրաֆիայի տվյալների միջոցով, հնարավոր է ուղղակիորեն 3D տպել ծակոտկեն ալյումինա-կերամիկական իմպլանտ, որը կատարելապես համապատասխանում է հիվանդի ձևաբանությանը: Այս ծակոտկեն կառուցվածքը ոչ միայն թեթև է, այլև թույլ է տալիս ոսկրային բջիջներին աճել դրա մեջ՝ հասնելով իրական «ոսկրային ինտեգրացիայի» և իմպլանտը դարձնելով մարմնի մաս: Այս տեսակի անհատականացված բժշկական լուծումը նախկինում անհնար էր պատկերացնել:
3. Ապագան եկել է, բայց մարտահրավերները շատ են։
Իհարկե, մենք չենք կարող պարզապես խոսել միայն դրա մասին։ Ալյումինի փոշու կիրառումը 3D տպագրության մեջ դեռևս նման է աճող «հրաշամու»՝ հսկայական ներուժով, բայց նաև որոշ պատանեկան մարտահրավերներով։
Արժեքը մնում է բարձր. 3D տպագրության համար հարմար բարձր մաքրության գնդաձև ալյումինի փոշին ինքնին թանկ է: Դրան գումարվում են բազմամիլիոն դոլար արժողությամբ մասնագիտացված տպագրական սարքավորումները և հետագա սինտերացման գործընթացի էներգիայի սպառումը, և ալյումինե մասի տպագրության արժեքը մնում է բարձր:
Բարձր գործընթացային խոչընդոտներ. Շաղախի պատրաստումից և տպագրության պարամետրերի սահմանումից մինչև հետմշակման փուլի ապակապման և սինթերացման կորի կառավարումը, յուրաքանչյուր քայլ պահանջում է խորը փորձագիտություն և տեխնիկական կուտակում: Հեշտությամբ կարող են առաջանալ այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են ճաքերը, դեֆորմացիան և անհավասար կծկումը:
Արդյունավետության համապատասխանություն. Տպագիր մասերի յուրաքանչյուր խմբաքանակի համար ամրության և խտության նման հիմնական արդյունավետության ցուցանիշների համապատասխանության ապահովումը կարևորագույն խոչընդոտ է մեծածավալ կիրառությունների համար։