¿Cuáles son las posibilidades de la impresión 3D?
La imagen muestra el interior de la primera fábrica inteligente de impresión 3D de fundición de 10.000 toneladas del mundo en Yinchuan, Ningxia. (Foto de archivo)
Se inauguró oficialmente en Guangdong la primera sala de exposiciones arquitectónicas sobre impresión 3D de China. En apariencia, este edificio de dos pisos no se diferencia de una casa común, pero de hecho, todo el edificio no está hecho de ladrillos y tejas, sino que está completamente impreso con materiales híbridos adhesivos.
Si tienes una impresora 3D, ¿qué puedes hacer? La respuesta es: se puede fabricar de todo, desde piezas de precisión, galletas, moldes y ropa hasta 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.
En 2018, la impresión 3D se incluyó oficialmente en la clasificación estratégica de industrias emergentes de China. Como tecnología emergente de vanguardia, la impresión 3D ofrece posibilidades ilimitadas para la fabricación futura y subvierte el pensamiento de la fabricación tradicional. En los últimos años, la tecnología de impresión 3D de China 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 Hangzhou a miles de kilómetros de distancia.
Fabricación aditiva, comúnmente conocida como impresión 3D. A diferencia de la fabricación sustractiva tradicional, que elimina y corta materias primas, la fabricación aditiva construye objetos superponiendo materiales específicos capa por capa. Puede mostrar sus talentos en muchos campos como la biomedicina, la industria aeroespacial y la construcción.
Escanee para obtener datos tridimensionales e importe el modelo a la impresora mediante programación informática. Desde la impresora 3D se puede imprimir un modelo de pulmón que es exactamente igual a un pulmón real. En junio de este año, el Departamento de Cirugía Torácica del Hospital Popular Provincial de Guizhou utilizó por primera vez tecnología de impresión 3D para completar una segmentectomía precisa bajo un modelo tridimensional. Este modelo no sólo reproduce con precisión la ubicación de la enfermedad en los pulmones del paciente, sino que incluso cada vaso sanguíneo es realista.
Dispositivos médicos, modelos de órganos, tejidos biónicos que pueden implantarse en el cuerpo humano... La ventaja de la impresión 3D a la hora de dar forma a diversos detalles satisface la elevada exigencia de los distintos tipos de 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 acero, yeso y otros materiales, y que los productos deben crearse prototipos y modificarse varias veces 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 dar forma con mayor precisión a formas complejas y delicadas.
No sólo para tratamientos médicos, esta característica de la impresión 3D también es muy adecuada para su aplicación en la reproducción y reparación 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: la "Gruta de la Música" de las Grutas de Yungang reproduce fielmente el estilo de la cueva original y las sutiles huellas de la erosión dejadas durante miles de años. Con la ayuda de la colección digital, el fabricante hizo una réplica 1 en 1 de la cueva original, imprimió 110 modelos con materiales livianos y luego los ensambló como bloques de construcción para formar la réplica actual de la gruta. 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 adictivo.
Además de ser buena para las "habilidades de bordado" exquisitas y detalladas, 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 terraplén del río Suzhou, se utilizó directamente la tecnología de impresión 3D en el proceso de construcción del sitio de construcción. No es necesario colocar ladrillos ni verter hormigón. Sólo la boquilla de la impresora se mueve hacia adelante y hacia atrás en la obra. El mortero de alta resistencia fluye poco a poco desde la boquilla y, según el procedimiento establecido, se crea una forma con características de Jiangnan.
"La impresión 3D puede dar forma al edificio de una sola vez, ahorrando un 60% de materiales de construcción y, al mismo tiempo, reduciendo las pérdidas durante el proceso de construcción". del Centro de Tecnología de la Construcción de China, dijo que debido a la impresión, el uso de la automatización mecánica puede ahorrar casi la mitad de la mano de obra.
Vale la pena mencionar que se instaló una "impresora 3D" en la nave de prueba de naves espaciales tripuladas de nueva generación de mi país lanzada en mayo de este año.
Esta es la primera vez que mi país lleva a cabo un experimento de impresión 3D en el espacio. El material de impresión es un material compuesto reforzado con fibra de carbono, un material liviano y de alta resistencia ampliamente utilizado en el campo aeroespacial.
En la actualidad, con el avance de la tecnología de impresión de materiales metálicos, el sector aeroespacial se ha convertido en uno de los campos de aplicación más prometedores de la impresión 3D. Ya sea que se trate de fabricar prototipos rápidos, piezas de equipos aeroespaciales personalizadas de una sola pieza o piezas estructurales complejas y piezas grandes y heterogéneas, la impresión 3D es un medio técnico ideal. El éxito de este experimento ha hecho que la gente sienta que "fabricar en el espacio" ya no está lejos de nosotros.
El molde de arena que antes tardaba meses en fabricarse ahora sólo tarda unas horas
En Yinchuan, Ningxia, en el taller de la primera fundición inteligente del mundo de 10.000 toneladas que imprime en 3D Fábrica, varias impresoras 3D con núcleo de arena blanca de 5 metros de altura para fundición funcionan de manera ordenada en la línea de montaje inteligente. Todos estos equipos son desarrollados de forma independiente por la empresa.
En comparación con los talleres de fundición tradicionales, las características distintivas de esta fábrica incluyen la ausencia de grúas, modelos, esfuerzos físicos intensos, diferencias de temperatura y la ausencia de residuos de arena y polvo. Aquí la producción de piezas fundidas es rápida y sencilla: los moldes de arena, que antes requerían meses, ahora sólo requieren unas pocas horas. Estas piezas fundidas no sólo se venden en el país, sino que también se exportan al extranjero.
Li Zhe, director de marketing de la división de impresión 3D de ***Xiang Equipment Co., Ltd., la empresa a la que pertenece la fábrica, afirmó que, en comparación con el procesamiento y la fabricación tradicionales, la impresión 3D tiene la ventaja de ventajas de acortar el proceso de producción, diseño flexible, ahorro de costos, reducción de la dificultad de fabricación y otras ventajas. La aplicación industrial de esta tecnología tendrá un significado transformador para la transformación y mejora de la industria de la fundición, la fabricación de fundiciones inteligentes y la construcción de futuras fábricas de fundiciones inteligentes.
No sólo equipos exclusivos, 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 tradicionales.
Recientemente, en Harbin Electric Machinery Factory Co., Ltd. de Harbin Electric Group, se desarrolló con éxito el primer rodete de turbina de impulso real fabricado aditivamente del país. Si el corredor cumple con las expectativas en el uso futuro de centrales eléctricas, demuestra la viabilidad de la tecnología de impresión 3D en la fabricación de corredores de impacto, brindando a las empresas la capacidad de fabricar corredores de impacto ultrapequeños y ultragrandes en el futuro que eran difíciles o imposibles de fabricar. en el pasado Una solución.
Gracias a la tecnología de impresión 3D, la fabricación de la alfombra, que antes tardaba 4 meses, ahora se ha reducido a 3 meses.
"El proceso de fundición tradicional para fabricar corredores requiere muchos procesos y muchos tipos de trabajo y trabajadores involucrados. No solo la intensidad del trabajo es alta para los trabajadores, sino que el corredor fundido también es propenso a defectos, mala precisión y tolerancias de mecanizado También existe una gran brecha entre la calidad del producto y las piezas forjadas", dijo Cheng Guangfu, "especialmente para los canales de alta calidad, es necesario utilizar todo el espacio en blanco redondo forjado y el canal se procesa poco a poco con una máquina CNC. herramienta. Generalmente lo llamamos 'corte completo'. ', se puede ver en esta palabra lo difícil que es procesar de esta manera, cuánto dura el ciclo y el costo correspondiente será muy alto. Hoy en día, se utiliza la impresión 3D. fabricar el corredor directamente desde el modelo 3D hasta el producto, lo que ahorra mucho dinero en este paso, el volumen de procesamiento es pequeño y el costo y el ciclo también se reducen ”
En el futuro. , la impresión 3D será tan popular como la impresión normal
“No importa lo que quieras, simplemente descarga los dibujos, simplemente presiona el botón de imprimir y la impresora hará el resto”. que algunas personas imaginan. En este sentido, muchas personas en la industria dijeron que en el futuro, la clave para realizar más escenarios de aplicaciones de impresión 3D radica en los materiales, especialmente el desarrollo de materiales de impresión diversificados.
“Es difícil hacer una comida sin arroz. La ciencia de los materiales es la base de la industria manufacturera. 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 consumo. rendimiento." Ph.D., Escuela de Arquitectura, Universidad de Tsinghua Yu Lei dijo: "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 de impresión 3D se limitan actualmente a la uso de materiales concretos, pero la flexibilidad de la impresión 3D de concreto no es alta."
En el campo de la impresión bio-3D, la innovación de materiales es más importante, especialmente para los implantes humanos.
La hidroxiapatita es actualmente el material óseo artificial más utilizado en el mundo, pero el adhesivo ácido utilizado puede causar dolor postoperatorio a los pacientes implantados. Al mismo tiempo, debido a la compleja estructura interna y las diferentes densidades de los huesos humanos, los materiales utilizados en la impresión 3D tradicional tienen la misma densidad y un solo polvo, lo que hace imposible satisfacer las necesidades de impresión del hueso biónico.
Para crear un hueso biónico que se acerque lo más posible a las propiedades de los huesos humanos, el equipo del profesor Wang Yanen de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Politécnica Northwestern combinó hidroxiapatita, adhesivos y fluidos celulares. , etc. según las propiedades óseas de diferentes individuos. Realizar proporciones científicas para formar un material de impresión que sea más aceptable para el entorno humano. Y se desarrolló un sistema de control de impresión 3D para lograr la estructura compleja, la densidad desigual, el polvo compuesto y otros requisitos necesarios para la impresión de huesos biónicos. 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 precisión, 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, utilizando el nuevo material como un gran avance para lograr la impresión electrónica 3D a nivel de micras. Actualmente, esta es la tecnología de impresión 3D electrónica de mayor precisión en China.
Zhu Yue, técnico del Instituto de Investigación de Fabricación Aditiva de Shanxi, cree que cómo desarrollar más materiales nuevos y producir productos de impresión 3D de mayor calidad es un gran desafío en la industria. En mayo de este año, el equipo de Zhu Yue desarrolló de forma independiente una resina fotosensible para impresión 3D y la puso oficialmente 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 siguiente paso, el instituto continuará esforzándose en la investigación y el desarrollo de materiales, procesos de impresión y datos de software. Él cree que la impresión 3D será tan popular como la impresión ordinaria en el futuro. (Wang Yahui)