मेटल 3 डी प्रिंटिंग पारंपरिक औद्योगिक निर्माण प्रणाली को कैसे बदल देगा?

1। विनिर्माण तर्क में एक बदलाव: "घटाव" से "जोड़" के लिए एक प्रतिमान बदलाव
चीजों को बनाने का पारंपरिक तरीका "सामग्री हटाने" के विचार पर आधारित है। उदाहरण के लिए, सीएनसी मशीनिंग धीरे -धीरे पूरे धातु के बिलेट को मिलिंग और ड्रिलिंग करके बनाता है। सामग्री उपयोग दर आमतौर पर 60%से कम होती है। मेटल 3 डी प्रिंटिंग एक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग तकनीक का उपयोग करती है जिसे "लेयर बाय लेयर स्टैकिंग" कहा जाता है। यह विधि एक लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम के साथ धातु पाउडर को पिघला देती है और 3 डी मॉडल को सीधे ठोस वस्तुओं में बदल देती है। उपयोग की जाने वाली सामग्रियों का प्रतिशत 90%से ऊपर हो सकता है।
हवाई जहाज के इंजनों का निर्माण सोच में इस बदलाव का एक बड़ा उदाहरण है। जीई एविएशन से लीप इंजन ईंधन नोजल 20 तत्वों से बना है जो 3 डी एक साथ एक पूरे होने के लिए एक साथ मुद्रित हैं। यह वजन को 25% तक काटता है और ईंधन अर्थव्यवस्था को 15% बढ़ाता है। मोल्ड डेवलपमेंट चक्र, जिसे छह महीने लगते थे, को तीन सप्ताह तक काट दिया गया है, जिसका अर्थ है कि उत्पाद पुनरावृत्ति की गति आठ बार बढ़ गई है। यह "डिजाइन के रूप में डिजाइन" सुविधा पूरी तरह से पुराने नियम को धता बताती है कि "विनिर्माण डिजाइन निर्धारित करता है।" यह टोपोलॉजी अनुकूलन और जाली संरचना जैसे हल्के डिजाइन बनाना भी संभव बनाता है।
2। आपूर्ति श्रृंखला का पुनर्गठन: "स्केल प्रोडक्शन" से "डिमांड संचालित" तक एक लचीला परिवर्तन।
धातु 3 डी प्रिंटिंग उस तरह से बदल रही है जिस तरह से औद्योगिक आपूर्ति श्रृंखलाएं बनाई गई हैं। पारंपरिक विनिर्माण में उपयोग किया जाने वाला "प्रेडिक्शन प्रोडक्शन इन्वेंटरी" मॉडल रैखिक . 3 डी प्रिंटिंग है, दूसरी ओर, "- विनिर्माण की मांग" क्षमताओं "पर है क्योंकि यह एक ही समय में कई स्थानों पर चीजों का उत्पादन कर सकता है। बीएमडब्ल्यू समूह ने कार भागों के लिए दुनिया का पहला 3 डी प्रिंटेड डिजिटल गोदाम बनाया है। यह क्लाउड के माध्यम से डिजाइन फ़ाइलों को साझा करके वास्तविक समय में दुनिया भर में 20 उत्पादन ठिकानों को बनाने देता है, जो इन्वेंट्री खर्चों में 95%तक कटौती करता है।
चिकित्सा क्षेत्र में, इस तरह की पारी अधिक विघटनकारी है। बोन ट्यूमर के रोगियों के लिए, व्यक्तिगत टाइटेनियम मिश्र धातु प्रत्यारोपण को एक मानक 3-महीने के अनुकूलन चक्र की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, 3 डी प्रिंटिंग तकनीक 3 डी मॉडल बनाने के लिए सीटी स्कैन डेटा का उपयोग करती है और 72 घंटों में डिजाइन से सर्जिकल आरोपण तक पूरी प्रक्रिया को पूरा करती है। बीजिंग जिशुइटन अस्पताल का कहना है कि 3 डी प्रिंटेड इम्प्लांट्स बॉन्ड को मानक प्रत्यारोपण की तुलना में 40% तेजी से हड्डी के लिए बॉन्ड करते हैं, और सर्जरी के बाद पुनरावृत्ति करने में समय 60% की कटौती करता है।
3। सामग्री विज्ञान में एक बड़ा कदम आगे: प्रदर्शन "सामान्य सामग्री" से "कार्यात्मक ग्रेडिएंट्स" तक चलता है।
मेटल 3 डी प्रिंटिंग न केवल चीजों को बदल देती है कि चीजें कैसे बनती हैं, बल्कि यह सामग्री अनुसंधान के काम करने के तरीके को भी बदल देती है। मोल्ड डिज़ाइन पारंपरिक कास्टिंग तकनीकों को सीमित करता है, जिससे भौतिक गुणों का एक ढाल वितरण प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है। पाउडर संरचना और ऊर्जा इनपुट को सावधानीपूर्वक प्रबंधित करके, 3 डी प्रिंटिंग कार्यात्मक रूप से वर्गीकृत सामग्री (FGM) बना सकती है। उदाहरण के लिए, विमान इंजन के टरबाइन ब्लेड में, निकेल - आधारित मिश्र धातु पाउडर में कोबाल्ट और एल्यूमीनियम के अनुपात को बदलना ब्लेड रूट को तापमान को 1200 डिग्री तक संभालने में सक्षम बनाता है जबकि ब्लेड टिप काफी मजबूत रहता है। पारंपरिक तकनीकें इस सामग्री को काम नहीं कर सकती हैं जिस तरह से यह करती है।
सामग्री को नया करने की यह क्षमता बायोमेडिकल विज्ञान के दायरे में और भी अधिक ग्राउंडब्रेकिंग है। शंघाई जियाओ टोंग यूनिवर्सिटी की टीम ने एक 3 डी प्रिंटेड पोरस टाइटेनियम मिश्र धातु की हड्डी पाड़ बनाई जो पोरसिटी (60%-80%) और छिद्र आकार (200-500 माइक्रोन) को बदलकर मानव कॉर्टिकल हड्डी के लोचदार मापांक से पूरी तरह से मेल खाती है। नैदानिक ​​साक्ष्य इंगित करते हैं कि इस स्टेंट की हड्डी चालन दक्षता पारंपरिक प्रत्यारोपण की तुलना में तीन गुना अधिक है, और पोस्टऑपरेटिव समस्याओं की घटना 5%से कम हो गई है।
4। औद्योगिक पारिस्थितिकी का विकास: "उपकरण प्रतियोगिता" से "डेटा पारिस्थितिकी" तक का पुनर्निर्माण मूल्य
धातु 3 डी प्रिंटिंग का औद्योगिकीकरण एक नया वाणिज्यिक पारिस्थितिकी तंत्र बना रहा है। उपकरण निर्माता अब केवल हार्डवेयर बेच रहे हैं; वे "उपकरण+सामग्री+सेवाओं" के पूर्ण - श्रृंखला समाधान आपूर्तिकर्ता भी बन रहे हैं। प्लेटिनम टेक्नोलॉजी के "मेटल 3 डी प्रिंटिंग क्लाउड प्लेटफ़ॉर्म" में मॉनिटरिंग उपकरण के लिए मॉड्यूल शामिल हैं, प्रक्रियाओं का डेटाबेस रखते हैं, और ऑर्डर का प्रबंधन करते हैं। ग्राहक यह देखने के लिए ऐप का उपयोग कर सकते हैं कि उनकी छपाई वास्तविक समय में कैसे चल रही है, और प्लेटफ़ॉर्म 70%तक प्रक्रिया पैरामीटर अनुकूलन की दक्षता में सुधार करता है।
यह डेटा - पर्यावरण में संचालित परिवर्तन मोल्ड - उद्योग बनाने में सबसे स्पष्ट है। शेन्ज़ेन में एक स्टार्टअप ने एक बुद्धिमान मोल्ड सिस्टम बनाया है जो डिजिटल ट्विन टेक्नोलॉजी और 3 डी प्रिंटेड मोल्ड्स का उपयोग तापमान और दबाव सेंसर के साथ 120 सेकंड से 85 सेकंड तक इंजेक्शन मोल्डिंग चक्र को काटने के लिए करता है। योग्य उत्पादों की दर 92% से बढ़कर 98.5% हो गई है। यह "स्मार्ट" प्रिंट मॉडल नियमों को बदल रहा है कि औद्योगिक उपकरण कितने मूल्य के हैं।
5। चैलेंज एंड फ्यूचर: "तकनीकी सफलता" से "औद्योगिक सहयोग" तक जाना
मेटल 3 डी प्रिंटिंग में बहुत अधिक क्षमता है, लेकिन अभी भी तीन बड़ी समस्याएं हैं जिन्हें हल करने से पहले इसे बड़े पैमाने पर उपयोग किया जा सकता है: सबसे पहले, प्रिंटर कितनी अच्छी तरह से काम करता है। लेजर चयनात्मक पिघलने (SLM) तकनीक की वर्तमान निर्माण गति लगभग 0.1-1kg/h है, जो कारों जैसे व्यवसायों के लिए पर्याप्त रूप से तेज नहीं है, जिन्हें बहुत सारी चीजें जल्दी से बनाने की आवश्यकता होती है। दूसरी समस्या सामग्री का खर्च है। टाइटेनियम मिश्र धातु पाउडर की कीमत 8000 युआन प्रति किलोग्राम है, जो नियमित बिललेट्स की कीमत से दस गुना है। तीसरा, पर्याप्त मानक नहीं हैं। दुनिया भर में 3 डी मुद्रित वस्तुओं में से केवल 15% में पूर्ण परीक्षण मानदंड हैं।
ये समस्याएं नई प्रगति करने के लिए प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ा रही हैं। इलेक्ट्रॉन बीम पिघलने (EBSM) प्रक्रिया ऊर्जा घनत्व को बढ़ाकर 5 किलोग्राम/घंटा तक निर्माण को गति देती है। शीआन जियाओटोंग विश्वविद्यालय ने "कोल्ड स्प्रे 3 डी प्रिंटिंग" तकनीक विकसित की, जो एल्यूमीनियम मिश्र धातु भागों के प्रोटोटाइप बनाने के लिए ठोस - राज्य कण बयान का उपयोग करता है। यह पारंपरिक तरीकों की तुलना में 40% की कटौती करता है। आईएसओ/एएसटीएम संयुक्त कार्य समूह ने 3 डी प्रिंटिंग के लिए 23 विश्वव्यापी मानकों को प्रकाशित किया है जो पूरी प्रक्रिया को कवर करते हैं, सामग्री से लेकर प्रक्रियाओं तक परीक्षण तक।