增材制造3D打印机开始建设未来工厂最新进展使3D打印成为传统批量生产印刷版iconJun 29th 2017的强大竞争对手

2019-03-19 01:19:09

慢慢地但是肯定鞋子的鞋底从一碗液体树脂中浮现出来,因为Excalibur从魔法湖中升起而且,就像Excalibur不是普通的剑一样,这不是普通的鞋底它轻巧灵活,内部结构复杂,更好的帮助它支撑穿着者的脚与它的同伴搭配它将支持阿迪达斯计划的一系列训练师,德国运动服装公司阿迪达斯打算使用3D打印的鞋底制作两个新的高度自动化的训练器在德国和美国的工厂,而不是在近年来大多数培训师生产外包的低成本亚洲国家生产它们因此公司将能够更快地将其鞋子推向市场并跟上时尚潮流目前设计到商店可能需要数月新工厂,每个工厂每年最多可以生产500,000双培训师,应该减少到一周或更短时间升级你的收件箱并获得我们的Daily Disp atch和编辑推荐正如这个例子所示,3D打印已经走过了漫长的道路,很快2011年2月,当经济学家刊登了一个名为“打印我的Stradivarius”的故事时,打印物体的想法仍然显得非常不错现在,它已经很成熟了从技术上讲,增材制造正在加速原型设计,也被用于制造实际销售的定制和复杂产品从假牙,珠宝到汽车和飞机零件,3D打印尚无处不在对于大规模生产而言,它仍然太慢,对于某些应用而言太昂贵,而对于其他应用来说,产生的结果不符合要求的标准但是,正如阿迪达斯的鞋底所显示的那样,这些缺点正在处理中认为3D打印能够为其提供动力并不是愚蠢的未来的工厂也不需要将技术限制在那些工业用品,金属和塑料制造的东西中它也能够扩大制造业的范围关于生物的问题添加它有许多方法可以在三个维度上打印某些东西,但都有一个共同点:不像传统工厂那样切割,钻孔和铣削物体,以去除材料并达到所需的形状,3D打印机什么都没有开始,并添加东西添加是根据计算机程序的指令完成的,计算机程序包含要制作的对象的虚拟表示,存储为一系列薄片这些切片被复制为连续的层材料直到最终形状完成通常,这些层是通过挤出熔融聚合物的长丝,通过喷墨打印盒中的材料或通过用激光阿迪达斯的鞋底熔化粉末来建立的,然而,以一种截然不同的方式出现 - 根据约瑟夫·德西蒙(Joseph DeSimone)的说法,化学家的结果而不是工程师在考虑如何制造添加剂的结果DeSimone博士是碳的老板,生产制造鞋底的打印机他也是北卡罗来纳大学化学教授,Chapel Hill Carbon的打印机采用了一种称为数字光合成的工艺,DeSimone博士将其称为“软件控制的化学反应来生长零件“它始于一个液体聚合物池,保持在浅容器中,具有透明基底待制造物体的第一层的紫外图像通过基底投射这固化(即固化)相应体积的聚合物,再现图像的完美细节现在 - 固体层附着在从上方下降到池中的工具的底部容器的底部本身是透氧的,一种抑制固化的物质这会阻止固化的聚合物层粘附到也是如此,因此允许工具稍微抬起该层然后重复该过程,第二层从下面添加到第一层,依此类推红色形状完成,工具将其从容器中取出然后在烤箱中烘烤以加强它DeSimone博士说数字光合成克服了3D打印的两个常见问题首先,它比现有聚合物快100倍 - 基于打印机的打印机其次,烘烤工艺可以更有效地将各层编织在一起,从而形成更坚固的产品,并且还具有光滑表面,从而减少了对额外处理的需求 他认为,所有这一切使得数码光合成与注塑成型相比具有竞争力,注塑是一种大规模生产工艺,已在工厂中使用了近150年注塑成型工作,将熔融塑料压入模具中一旦塑料固化,该模具就会打开弹射零件注塑成型快速且极其精确,但制造模具和设置生产线的速度慢而且昂贵注塑成型因此只有在生产数千件相同的东西时才有效但是,通常的规模经济几乎不适用于3D打印机他们易于更换的软件意味着他们可以生产一次性物品,使用相同的设备和材料制造成千上万的产品这改变了制造业的性质例如,卡特彼勒和约翰迪尔没有备有备件的大型仓库,两家美国建筑和农业设备制造商正在与Carbon合作,将仓库搬迁到onlin云,数字设计可以下载到不同的位置,以便打印零件订购由现有生产商制造的打印机也在改进它们正在加速,提高质量和印刷更多颜色以及更多种类的聚合物,包括橡胶材料这家业务中最大的两家公司3D Systems和Stratasys去年由第三家美国公司加入,当时以办公室传统打印机闻名的惠普以300,000美元的价格进入市场,其中3D塑料打印机价格从130,000美元起咨询公司Wohlers的最新报告显示,制造3D打印严重套件的公司数量(即不是业余爱好打印机,但系统价格从5,000美元到100万美元以上)从2016年的62个增加到2016年的97个必要尽管许多生产商直接销售他们的机器,但Carbon遵循“软件”模式并以每年4万美元的价格租赁给客户与软件公司一样,它通过互联网更新其机器新的metallica印刷聚合物,具有低熔点和合作化学,相当容易印刷金属完全是另一回事金属打印机使用激光或电子束达到熔化连续层所需的温度将粉末变成固体物体这是分多个阶段进行的:沉积粉末,涂抹它,最后融合它这样的打印机可以生产极其复杂的形状,但是可能需要运行几天来制作一个单品高端在小批量产品中使用的组件,例如超级跑车,飞机,卫星和医疗设备,然而,这可能值得等待3D打印,这可以比减法制造可以管理更容易在对象内部产生空隙,增加可能的设计范围还有成本节约,加法,只在需要的地方存放金属,比减法产生更少的废料,节省磨砂高科技工程中使用的许多专业合金都是异国情调和昂贵的这些优势足以说服全球最大的制造商之一的GE投资150亿美元用于3D打印在阿拉巴马州奥本市,该公司拥有花费5000万美元在一家工厂为新的LEAP喷气发动机打印燃料喷嘴,该喷气发动机与法国赛峰集团合作到2020年,奥本工厂应该每年印刷35,000个燃料喷嘴每个LEAP使用19个喷嘴,这些喷嘴具有新功能例如复杂的冷却管道,通用电气表示可以创造其他方式喷嘴是单个结构印刷而不是由20个或更多组件焊接在一起,因为以前的版本新喷嘴比旧设计轻25%,节省燃料并且它们的耐用性提高了五倍,降低了维修成本更多此类开发项目即将到来GKN Aerospace,一家英国公司,最近与田纳西州橡树岭国家实验室签署了为期五年的协议看,找到用钛印刷大型结构飞机零件的新方法目的是减少90%的废料,并将装配时间缩短一半现有的金属打印机可以像汽车一样大,有的花费100万美元或者更重要的是,如果他们拥有更小,更便宜的金属打印机,公司可能会实现什么 Ric Fulop认为他可以生产这样的机器 Fulop先生是Desktop Metal的老板,该公司是他在2015年与麻省理工学院的一组教授共同创办的公司,以及来自GE,Stratasys和宝马等投资者的近1亿美元现金该公司的第一批印刷商现在即将推出市场上没有用激光或电子束切割粉末层,而是使用一种称为束缚金属沉积的工艺这也涉及一些烹饪首先,机器挤出金属粉末和聚合物的混合物,以建立一个形状,就像一些塑料打印机一样完成后,结果进入烤箱这会烧掉聚合物并通过在低于熔点的位置将它们烧结在一起来压实金属颗粒结果是一个致密的金属物体,就像有一个以老式的方式铸造成一块坚固的金属烧结会导致物体收缩但是这可以通过将其打印得比需要的大一些来补偿,因为收缩率很高以可预测的方式发布Desktop Metal生产两种机器它的Studio系统价格约为120,000美元,专为原型和小批量生产而设计全尺寸系统成本仅为400,000美元通过将传统金属打印机的多个生产阶段整合到一个打印机的“扫描”,桌面金属的机器很快根据Fulop先生的说法,他们可以以每小时500立方英寸(8,194立方厘米)的速度制造和烘烤物体,相比之下,使用传统激光器的速度约为1-2立方英寸金属打印机,或5立方英寸电子束打印机除此之外,由于桌面金属打印机使用的材料已经用于其他工业流程,根据Fulop先生的说法,它比一些专业人士便宜80% 3D打印粉末它们需要较少的精加工来去除粗糙表面这些改进可以改变制造的经济性(参见文章)打印一下你的一个最早采用增材制造业的是医疗行业有充分理由;每个人都是不同的,因此,应该是他们可能需要的任何假肢因此,现在印刷了数百万个单独雕刻的牙科植入物和助听器外壳,以及越来越多的其他设备,如整形外科植入物然而,打印用于移植的活组织虽然这个想法仍然在很大程度上是实验性的,但是几组研究人员已经在使用生物打印机来制作软骨,皮肤和其他组织生物打印机可以通过多种方式工作最简单的使用注射器挤出细胞混合物和打印介质一样,类似于桌面打印机在塑料中使用的方法其他人采用喷墨打印的形式一些医学研究人员正在尝试一种称为激光诱导向前转移的3D打印形式在这种情况下,薄膜涂在其上在待印刷材料的下面激光脉冲聚焦在薄膜的上表面上,导致材料的斑点脱落并落在基板上w有时候,第三个维度需要帮助某些打印机因此通过将细胞直接打印到预先准备好的支架上来强加所需的形状,一旦细胞充分扩散以保持自己的形状,它就会溶解掉.Anthony Atala和他的同事们位于北卡罗来纳州的维克森林再生医学研究所以这种方式印刷了耳朵,骨骼和肌肉,并将它们成功植入动物体内该过程的关键部分是确保印刷组织存活,然后在移植时与受体整合某些类型的组织,如软骨,很容易在体外生长,将营养物质注入其保存的培养基中足以维持它们,并且当转移到生物体时它们往往很好但是,更复杂的结构,如同心脏,肝脏和胰腺,需要血液供应,而不是细胞细胞,Atala博士和他的同事因此打印通过它们的结构的微小通道,让营养和氧气扩散进入这促使血管发展下一步,可能在几年内,将在人们身上测试这种生物打印材料所有聪明的东西但生物打印中缺少什么,估计Erik两位生物技术企业家Gatenholm和Hector Martinez是某种形式的标准化“生物墨水” 因此,2016年1月,他们成立了一家名为Cellink的公司,将位于瑞典哥德堡的查尔姆斯理工大学开发的生物打印材料商业化.Cinkink的墨水由纳米纤维素藻酸盐制成,这是一种可生物降解的材料,含有木纤维和海藻中的含糖聚合物研究人员首先将细胞混合到生物墨水中,然后将结果挤出成长丝,从中制成所需的形状公司继续开发含有刺激特定类型细胞所需生长因子的组织特异性生物墨水,包括干细胞这些细胞可以增殖,产生任何形成特定组织的细胞类型如果所涉及的干细胞是从后来插入移植物的患者身上获得的,那将降低移植的风险拒绝除了生产生物墨水,Cellink还推出了自己的打印机系列,这些打印机以折扣价出售给大学作为对研究反馈的回报,可以很好地了解正在发生的事情特别是,Gatenholm先生说,印刷用于药物测试的组织正在取得进展一个方面是雇用一个患者自己的癌细胞来打印他的肿瘤的多个版本每个都可以然后接受不同药物或药物混合物的挑战,以帮助确定哪种治疗方法最有效对于实际移植,Gatenholm先生建议软骨,其次是皮肤,可能是第一个用于此类用途的组织需要血液的器官船只将遵循Bioprinting,然后,看起来将成为一个新的制造业 - 虽然位于医疗中心并在无菌条件下运行,更像实验室而不是生产工厂但是即使是较不深奥的3D打印形式,涉及塑料和金属,