¿Cuáles son las posibilidades de la impresión 3D?
Recientemente se inauguró oficialmente en Guangdong la primera sala de exposiciones sobre impresión 3D en China. Desde el exterior, este edificio de dos pisos no se ve diferente de una casa común, pero de hecho, todo el edificio está impreso con materiales adhesivos mixtos, sin ladrillos ni tejas.
¿Qué puedes hacer si tienes una impresora 3D? La respuesta es: todo puede fabricarse desde cosas tan pequeñas como piezas de precisión, galletas, moldes y ropa, hasta cosas tan grandes como equipos médicos, equipos industriales e incluso automóviles, cohetes y edificios. No es de extrañar que algunas personas digan que en el futuro una impresora 3D podrá crear casi un mundo entero.
En 2018, la impresión 3D se incluyó oficialmente entre las industrias emergentes estratégicas de mi país. Como tecnología emergente de vanguardia, la impresión 3D ofrece posibilidades ilimitadas para la fabricación futura y subvierte el modelo de pensamiento de la fabricación tradicional. En los últimos años, la tecnología de impresión 3D de mi país se ha desarrollado rápidamente, con cada vez más escenarios de aplicación, convirtiéndose en un medio importante para acelerar la transformación y mejora de la industria manufacturera.
Las Grutas de Yungang en Datong fueron "trasladadas" a miles de kilómetros de distancia, a Hangzhou.
Fabricación aditiva, comúnmente conocida como impresión 3D. A diferencia de los métodos tradicionales de extracción y corte de materias primas en la fabricación sustractiva, la fabricación aditiva construye objetos apilando materiales específicos capa por capa y puede usarse en biomedicina, aeroespacial, arquitectura y otros campos.
Escanee para obtener datos tridimensionales, programe la computadora, importe el modelo a la impresora y luego imprima un modelo de pulmón exactamente como un pulmón real desde la impresora 3D. En junio de este año, el Departamento de Cirugía Torácica del Hospital Popular Provincial de Guizhou utilizó tecnología de impresión 3D para completar una neumonectomía precisa bajo un modelo tridimensional por primera vez. Este modelo no sólo reproduce con precisión la ubicación de las lesiones pulmonares del paciente, sino que incluso cada vaso sanguíneo es realista.
Equipos médicos, modelos de órganos, tejidos biónicos que se pueden implantar en el cuerpo humano... Las ventajas de la impresión 3D a la hora de dar forma a diversos detalles cumplen con los altos estándares de diversos moldes en el campo médico. Gong Tao, director del Instituto de Investigación de Fabricación Aditiva de Shanxi, dijo que los moldes se fabrican manualmente con materiales como acero y yeso, y los productos deben someterse a múltiples pruebas y modificaciones antes de la producción en masa. Las impresoras 3D pueden generar piezas de cualquier forma directamente a partir de datos gráficos por computadora y pueden formar con precisión formas complejas y delicadas.
Esta característica no sólo es adecuada para tratamientos médicos, sino también para la reproducción y restauración de reliquias culturales. No hace mucho, las Grutas de Yungang en Datong, provincia de Shanxi, fueron "trasladadas" a miles de kilómetros de distancia, a Hangzhou, provincia de Zhejiang. En el Museo de Arte y Arqueología de la Universidad de Zhejiang, la primera gruta móvil impresa en 3D del mundo, las Grutas de Yungang, reproduce las grutas originales y las huellas sutiles dejadas por más de mil años de erosión. Con la ayuda de la colección digital, el fabricante produjo 11 réplicas de las cuevas originales, imprimió 110 modelos con materiales livianos y los ensambló como bloques de construcción para formar réplicas de cuevas. Debido a que es una réplica, los visitantes no sólo pueden observarla con atención, sino también extender la mano y tocarla, lo cual es bastante divertido.
Además de ser buena para las "habilidades de bordado" delicadas y sutiles, la impresión 3D también es buena para proyectos grandes como la construcción de puentes y casas.
En abril de este año, en el proyecto de reconstrucción del río Suzhou, la tecnología de impresión 3D se aplicó directamente al proceso de construcción in situ. No es necesario colocar ladrillos ni verterlos, simplemente la boquilla de la impresora debe moverse hacia adelante y hacia atrás en el sitio. El mortero de alta resistencia fluye poco a poco desde la boquilla y se crea una forma con las características de Jiangnan de acuerdo con el procedimiento establecido.
“La impresión 3D puede permitir que los edificios se moldeen de una sola vez, ahorrando un 60 % de materiales de construcción y reduciendo las pérdidas en el proceso durante la construcción”. , dijo que gracias al uso de la impresión, la automatización mecánica puede ahorrar casi la mitad de la mano de obra.
Cabe mencionar que se instaló una "impresora 3D" en la nave de prueba de la nave espacial tripulada de nueva generación de China lanzada en mayo de este año. Este es el primer experimento de impresión 3D de China en el espacio. El material de impresión es un material ligero y de alta resistencia ampliamente utilizado en el campo aeroespacial: un material compuesto reforzado con fibra de carbono.
En la actualidad, con el avance de la tecnología de impresión en metal, el sector aeroespacial se ha convertido en uno de los campos de aplicación más prometedores de la impresión 3D. La impresión 3D es un medio técnico ideal para fabricar prototipos rápidos y piezas de equipos aeroespaciales personalizadas individualmente, así como piezas estructurales complejas y grandes componentes heterogéneos. El éxito de este experimento hace que la gente sienta que la "fabricación espacial" ya no está lejos de nosotros.
Los moldes de arena fabricados durante los últimos meses ahora solo tardan unas horas.
En Yinchuan, Ningxia, en el taller de la primera fábrica inteligente de impresión 3D de fundición de 10.000 toneladas del mundo, varias impresoras 3D con núcleo de arena de fundición blanca de 5 metros de altura están trabajando de manera ordenada en el ensamblaje inteligente. línea. Todos estos dispositivos son desarrollados de forma independiente por la empresa.
En comparación con los talleres de fundición tradicionales, no hay grúas, ni modelos, ni mano de obra pesada, ni diferencias de temperatura, ni residuos de arena y emisiones de polvo, que son las características más destacadas de esta fábrica. Aquí, la producción de piezas fundidas es rápida y sencilla: los moldes de arena que antes llevaban meses, ahora tardan solo unas horas. Estas piezas fundidas no sólo se venden en China, sino que también se exportan al extranjero.
Li Zhe, director de marketing de la división de impresión 3D de * * * Equipment Co., Ltd., la empresa afiliada a la fábrica, dijo que, en comparación con el procesamiento y la fabricación tradicionales, la impresión 3D tiene las ventajas de acortar el proceso de producción, diseño flexible, ahorrar costos y reducir la dificultad de fabricación y otras ventajas. La aplicación industrial de esta tecnología tendrá un significado revolucionario para la futura transformación y mejora de la industria de la fundición, la fabricación inteligente de piezas fundidas y la construcción de piezas fundidas inteligentes.
No sólo disfrutamos de los equipos, en los últimos años, cada vez más empresas fabricantes han comenzado a utilizar la impresión 3D para producir piezas o máquinas completas. Esta tecnología emergente ha cambiado los conceptos y modelos de fabricación tradicional.
Recientemente, en Harbin Electric Power Group Harbin Electric Machinery Co., Ltd., se desarrolló con éxito el primer rodete de turbina real del país que utiliza materiales aditivos. Si el corredor cumple con las expectativas en el uso futuro de centrales eléctricas, demuestra que la tecnología de impresión 3D es factible para fabricar corredores de impacto, proporcionando una solución para que las empresas fabriquen corredores de impacto ultrapequeños y ultragrandes que serán difíciles o imposibles de fabricar en el futuro. futuro.
Con la ayuda de la tecnología de impresión 3D, la fabricación de ruedas, que antes tardaba cuatro meses, ahora se ha reducido a tres meses.
“El proceso de fundición tradicional para la fabricación de corredores tiene muchos procesos que involucran muchos tipos de trabajo y trabajadores. Sin mencionar la alta intensidad de mano de obra de los trabajadores, los corredores fundidos también son propensos a defectos, mala precisión y. grandes márgenes de mecanizado. Existe una gran brecha entre la calidad del producto y las piezas forjadas", dijo Cheng Guangfu, "especialmente para los rodetes de alta calidad, los rodetes deben procesarse a partir de una pieza entera de palanquilla redonda forjada con máquinas herramienta CNC. Es "excavación completa". De esta palabra, podemos ver cuán difícil es este procesamiento, cuánto dura el ciclo y el costo correspondiente será muy alto. Hoy en día, la impresión 3D se utiliza para fabricar el canal de flujo directamente a partir de los tres. modelo dimensional al producto, lo que ahorra muchos enlaces y reduce el costo. Reduce el volumen de procesamiento y reduce el costo y el tiempo del ciclo”.
En el futuro, la impresión 3D será tan popular como la impresión normal. .
“No importa lo que quieras, simplemente descarga el dibujo, presiona el botón Imprimir y deja el resto a la impresora”. Este es el escenario futuro imaginado por algunas personas. En este sentido, muchas personas en la industria dijeron que la clave para realizar más escenarios de aplicaciones de impresión 3D en el futuro radica en el desarrollo de materiales, especialmente materiales de impresión diversificados.
“Es difícil hacer una comida sin arroz. La ciencia de los materiales es la base de la fabricación. La aplicación práctica de la impresión 3D está limitada por las características de los materiales, lo que genera una serie de problemas como el bajo rendimiento. ", dijo Lei Yu, Ph.D. de la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Tsinghua, "El desarrollo de materiales es el requisito previo para el desarrollo de la impresión 3D. En lo que respecta al campo de la construcción, los edificios actuales con impresión 3D son se limita al uso de materiales concretos y la flexibilidad de la impresión 3D de materiales concretos no es alta".
En el campo de la impresión bio-3D, la importancia de la innovación de materiales es aún más destacada, especialmente para implantes humanos.
La hidroxiapatita es un material óseo humanoide utilizado internacionalmente, pero el adhesivo ácido utilizado puede causar dolor postoperatorio a los pacientes con implantes. Al mismo tiempo, debido a la compleja estructura interna de los huesos humanos y las diferentes densidades, los materiales de impresión 3D tradicionales tienen la misma densidad y un solo polvo, lo que no puede cumplir con los requisitos de impresión de los huesos biónicos.
Para producir huesos biónicos similares a los huesos humanos, el profesor Wang Yanen de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Politécnica Northwestern proporcionó científicamente hidroxiapatita, adhesivos y fluidos celulares de acuerdo con las características óseas de diferentes individuos para formar un hueso biónico. Un material de impresión que es más aceptable para el entorno humano. Se desarrolló un sistema de control de impresión tridimensional para cumplir con los requisitos de la impresión ósea biónica para estructuras complejas, densidad desigual y composición de polvo. El hueso biónico activo impreso de esta manera es muy consistente en composición, estructura y propiedades mecánicas con el hueso natural, e incluso puede "crecer" in vivo.
El profesor Wang Yanen dijo que el equipo también domina la tecnología de impresión 3D de cartílago y piel. A continuación, seguirán explorando tecnologías de impresión estable para glándulas sudoríparas, folículos pilosos, glándulas sebáceas y otras estructuras de la dermis.
En la impresión y fabricación de equipos de alta tecnología, como chips, los avances en nuevos materiales también traerán mejores resultados de impresión. El mes pasado, el equipo de Zhou Nanjia en la Universidad de Westlake diseñó con éxito un nuevo material funcional de impresión 3D y utilizó el nuevo material como un gran avance para lograr la impresión electrónica 3D a nivel de micras. Esta es la tecnología de impresión 3D electrónica más precisa de China.
Zhu Yue, técnico del Instituto de Investigación de Fabricación Aditiva de Shaanxi, cree que cómo desarrollar más materiales nuevos y producir productos de impresión 3D de mayor calidad es un gran desafío al que se enfrenta la industria. En mayo de este año, el equipo de Zhu Yue desarrolló de forma independiente resina fotosensible para impresión 3D y la puso en producción, cambiando la situación anterior en la que las materias primas de impresión 3D dependían de importaciones internacionales y el costo era demasiado alto. Zhu Yue dijo que en el próximo paso, el instituto continuará haciendo esfuerzos en la investigación y desarrollo de materiales, tecnología de impresión y datos de software. Él cree que la impresión 3D será tan popular como la impresión normal en el futuro.
(Wang Yahui)