1. Pregled opreme za 3D tiskanje kompozitov
Tehnologija 3D tiskanja, kot revolucionarna aditivna proizvodna metoda, postaja vse bolj pomembna v predelovalni industriji. Z zlaganjem materialov plast za plastjo lahko hitro izdela kompleksne natančne dele brez potrebe po tradicionalnih kalupih, skrajša proizvodni cikel, izboljša izkoristek materiala, zmanjša stroške in preseže omejitve tradicionalne proizvodne tehnologije pri pripravi kompleksnih delov. Zlasti pri proizvodnji majhnih količin kompleksnih delov in optimizaciji dizajna je tehnologija 3D-tiskanja pokazala močno tržno konkurenčnost in postala ključna sila pri spodbujanju proizvodnih inovacij.
V sodobni proizvodnji imajo pomembno vlogo tudi kompozitni materiali, ki so običajno sestavljeni iz dveh ali več materialov z različnimi lastnostmi, z optimizacijo razmerja in strukture pa dosegajo komplementarno delovanje in izboljšavo. Zanje je značilna visoka trdnost, nizka gostota, odpornost proti koroziji, odpornost na visoke temperature itd. Široko se uporabljajo v letalstvu, avtomobilski industriji, medicinskih pripomočkih in na drugih področjih, saj pomagajo zmanjšati težo, izboljšati učinkovitost ter povečati strukturno moč in zmogljivost.
Z naraščajočim povpraševanjem po visoko-natančnih in visoko{1}}zmogljivih delih je kombinacija tehnologije 3D-tiskanja in kompozitnih materialov postala neizogiben trend. 3Oprema za D-tiskanje kompozitov lahko hitro in natančno izdela kompozitne dele ter spodbuja preobrazbo in nadgradnjo proizvodne industrije. Ta tehnologija ne le izpolnjuje stroge zahteve za kompleksne dele na visoko-področjih, ampak prinaša tudi inovativne priložnosti za druga področja, kot so znanstvene raziskave in izobraževanje, potrošniška elektronika in kulturna ustvarjalnost.
Trenutno so bile razvite različne vrste tehnologij 3D-tiskanja, kot so stereolitografija (SLA), selektivno lasersko sintranje (SLS) in vlivanje s taljenjem (FDM). Tehnologija FDM je postala ena najpogosteje uporabljenih tehnologij 3D-tiskanja na trgu zaradi svojih prednosti nizkih stroškov, preprostih postopkov priprave in uporabnosti za širok spekter materialov. Polimerni 3D-tiskanje se premika proti nizkim stroškom tiskanja, nizki porabi energije, veliki velikosti in visoki hitrosti tiskanja, postopoma uresničuje množično proizvodnjo in konkurira tradicionalnim procesom proizvodnje plastike. Postopki praškaste postelje so bili uporabljeni za množično proizvodnjo plastičnih delov, medtem ko tehnologije hitre fotopolimerizacije, kot sta DLP in CLIP, omogočajo fotopolimerizacijsko 3D tiskanje za maloserijsko proizvodnjo, s poudarkom na procesih z nizko porabo energije in visoko zmogljivostjo delov. Proces 3D-tiskanja z ekstruzijo materiala se prav tako pomika proti zrelosti, pri razvoju je bila uporabljena visoko-hitrost,-oprema velikega obsega.
2. Pregled razvoja industrije
2.1 3Zgodovina razvoja opreme za tiskanje kompozitnih materialov
Zgodovina razvoja domače tehnologije 3D-tiskanja je kot veličastna epopeja znanosti in tehnologije, ki beleži modrost in pogum neštetih pionirjev ter priča velikemu preskoku kitajske znanosti in tehnologije od sledenja k presežku. 1980, na Japonskem se je rodil prvi patent za 3D-tiskanje na svetu, ki je kot iskra znanosti in tehnologije zanetil prerijski ogenj za razvoj globalne tehnologije 3D-tiskanja. Na Kitajskem je profesor Yan Yongnian leta 1988 ustanovil center za lasersko hitro izdelavo prototipov na univerzi Tsinghua, ki je postal ustanovitelj kitajske tehnologije hitre izdelave prototipov in postavil trdne temelje za razvoj kitajske tehnologije 3D tiskanja. Od takrat se je hitrost razvoja tehnologije 3D-tiskanja na Kitajskem postopoma pospešila. 1993, ustanovljeno je bilo prvo kitajsko podjetje za 3D-tiskanje, ki je označilo uradni začetek kitajske industrije 3D-tiskanja. 1994, prof. Lu Bingheng z univerze Xi'an Jiaotong se je začel posvečati raziskavam in razvoju 3D-tiskalnikov, katerih rezultati znanstvenih raziskav so močno spodbudili Kitajsko neodvisna inovacija tehnologije 3D tiskanja.
V 21. stoletju je kitajska tehnologija 3D-tiskanja začela hitrejši razvoj. 2010, ekipa profesorja Shi Yusheng Univerze za znanost in tehnologijo Huazhong je uspešno razvila aditivno proizvodno opremo-industrijske stopnje 1,2 x 1,2 m, delovno področje največjega na svetu v tistem času, kar poudarja izjemno moč Kitajske na področju 3D velikega- merila proizvodnjo opreme za tiskanje. 2011, ekipa profesorja Shi Yusheng, zaradi svoje odlične Leta 2011 je ekipa prof. Shi Yusheng, zaradi svoje izvrstne tehnologije, izdelala kalupe za vlivanje velikih in kompleksnih delov iz titanove zlitine za letala, satelite in letalske{11}}motorje za Airbus in Evropsko vesoljsko agencijo, pri čemer je uporabila kitajsko tehnologijo 3D tiskanja na mednarodnem visokokakovostnem-vesoljskem področju in pridobivanje mednarodnih pohval. 2013 je bilo uradno ustanovljeno združenje kitajskega 3D-tiskanja, ki označuje, da se je kitajska industrija 3D-tiskanja začela premikati proti novi stopnji skupnega razvoja in skupnih inovacij ter graditi novo platformo za tehnološke izmenjave, integracijo virov in širitev trga, integracijo virov in širitev trga. Leta 2017 je Xi'an Zhimong je lansiral prvi kitajski sistem za 3D-tiskanje e-beam metal, ZcompleX3, ki je zapolnil tehnološke vrzeli na kitajskem področju 3D-tiskanja e-beam metal, s čimer je Kitajski omogočil, da doseže novo višino v tehnologiji 3D-tiskanja kovin-visokega razreda. Leta 2018 je Center za proizvodnjo dodatkov Univerze za znanost in tehnologijo Kunming uspešno preizkusil proizvodnjo največjega posameznega 3D-tiskalnega stroja v tistem času z uporabo. Leta 2018 je Center za proizvodnjo dodatkov Tehnološke univerze v Kunmingu uspešno testiral-izdelal največji posamezen kompleksen del iz titanove zlitine, ki je bil takrat oblikovan s postopkom SLM, kar je v celoti pokazalo kitajsko vrhunsko izdelavo in močno inovativno sposobnost 3D-tiskanja iz titanove zlitine tehnologija. 2020, je Kitajska akademija za vesoljsko tehnologijo (CAST) uspešno zaključila prvi eksperiment »3D-tiskanje v vesolju«, ki je tudi prvi poskus 3D-tiskanje na svetu kompozitnih materialov-ojačenih z neprekinjenimi vlakni, kar označuje prvi poskus 3D-tiskanja na Kitajskem na področju vesoljske tehnologije. Leta 2020 je Kitajska akademija za vesoljsko tehnologijo uspešno zaključila prvi poskus »3D-tiskanje v vesolju«, ki je tudi prvo 3D-tiskanje kompozitnih materialov-ojačenih z neprekinjenimi vlakni na svetu, kar pomeni velik preboj pri uporabi tehnologije 3D-tiskanja na področju letalstva in zagotavljanje novih tehnoloških sredstev za prihodnje raziskovanje in razvoj vesolja.
2.2 Stanje razvoja opreme iz kompozitnih materialov
Uporaba kompozitnih materialov na današnjem znanstvenem in tehnološkem področju naj bi bila obsežna in-poglobljena, zaradi edinstvenih prednosti delovanja pa je nepogrešljiv ključni material v številnih industrijah. Na področju letalstva so kompozitni materiali doživeli veliko preobrazbo od zgodnje ne{2}}obremenitve-strukture do današnje glavne obremenitve-nosilne strukture. Pri izdelavi kril in trupov, na primer, uporaba kompozitov ni le dramatično zmanjšala teže letal, ampak tudi znatno izboljšala njihovo strukturno trdnost in vzdržljivost. Tudi na področju obrambne industrije imajo kompoziti ključno vlogo. Lahka oklepna vozila, nevidna letala, izstrelki in rakete ter druga oprema se pogosto uporabljajo v kompozitnih materialih, zahvaljujoč visoki trdnosti, nizki gostoti, dobri prikriti zmogljivosti in drugih značilnostih, lahko učinkovito povečajo bojno učinkovitost in sposobnost preživetja opreme. V novih energetskih vozilih, hranilnikih energije, fotovoltaiki in drugih nastajajočih področjih so kompozitni materiali prav tako pokazali velik potencial za uporabo. Pri izdelavi novih energetskih vozil se lahko kompozitni materiali uporabljajo v karoseriji, ohišju baterije in drugih delih proizvodnje, kar pomaga zmanjšati težo vozila, izboljšati doseg ter hkrati povečati varnost in udobje vozila. S hitrim razvojem teh področij bo tržno povpraševanje po kompozitnih materialih še naprej raslo, kar bo zagotovilo širok prostor za razvoj kompozitne opreme za 3D tiskanje.
3. 3D Printing Composites Equipment Industry Chain Panorama
3.1 Tržni obseg
3.1.1 Globalna analiza velikosti trga 3D tiskanja
Po podatkih poročila »Metal AM«, ki jih je objavilo britansko podjetje VoxelMatters, ki se osredotoča na raziskave svetovne industrije 3D-tiskanja, je obseg svetovnega trga 3D-tiskanja kovin leta 2022 znašal približno 2,861 milijarde USD, od tega je obseg trga strojne opreme, materialov in storitev znašal 1,476 milijarde USD, 398 milijonov USD oziroma 987 milijonov USD, kar predstavlja leto-v{-letu rast 26 %. Pričakuje se, da bo svetovni trg kovinskega 3D-tiskanja do leta 2032 presegel 40 milijard dolarjev in med letoma 2022 in 2032 rasel s CAGR 30,3 %. Poročilo opredeljuje tudi deset vodilnih podjetij v svetovnem prostoru 3D-tiskanja kovin, in sicer EOS, SLM Solutions, 3D Systems, Desktop Metal, GE Additive, BLT, Velo3D, DMG Mori, TRUMPF in HBD, ki igrajo pomembno vlogo pri spodbujanju razvoja in tržne širitve globalne tehnologije 3D-tiskanja kovin. in širitev trga.
3.1.2 Analiza obsega trga 3D tiskanja na Kitajskem
Na Kitajskem trg 3D-tiskanja kaže močno vitalnost in pet vodilnih podjetij glede na tržni delež je Luen Thai, Stratasys, EOS, GE in 3D Systems po vrstnem redu tržnega deleža, od katerih nobeno ne presega 20 %, kar odraža relativno nizko koncentracijo v panogi in ostro konkurenco na trgu ter hkrati nakazuje ogromen potencial za razvoj industrije. V zadnjih letih so kitajska proizvodna podjetja aktivno sprejemala tehnologijo 3D tiskanja, da bi nadomestila ali optimizirala svoje prvotne proizvodne procese, s čimer bi povečala inteligenco svoje proizvodnje in izpolnila nujno vladno zahtevo po preoblikovanju in nadgradnji kitajskih proizvodnih izdelkov. Kar zadeva obseg trga, je obseg kitajske industrije 3D-tiskanja pokazal trend stalne rasti iz leta v leto, njena stopnja rasti pa je nekoliko hitrejša od splošne svetovne stopnje rasti, zaradi česar delež kitajske 3D-industrije v svetu še naprej narašča.
Trenutno se obseg kitajske industrije 3D tiskalnikov povečuje iz leta v leto, stopnja rasti pa je nekoliko hitrejša od splošne svetovne stopnje rasti, tako da se delež kitajske industrije 3D v svetu povečuje. Če pogledamo naprej, je zaradi hitrega razvoja letalske, avtomobilske industrije, industrije medicinske opreme in drugih industrij povpraševanje po 3D tiskalnikih ogromno, velikost trga pa bo pokazala trend hitre širitve.
3.2 3D Tiskarska oprema
3.2.1 FDM/FFF
Tehnologija FDM (Fused Deposition Molding) kot široko uporabljena tehnologija 3D-tiskanja temelji na načelu, da se nitasti materiali segrejejo in stopijo, nato pa jih šoba iztisne in zloži plast za plastjo v skladu z računalniško-nadzorovano potjo. Ta tehnologija je postala ena najpogosteje uporabljenih tehnologij 3D-tiskanja na trgu v tej fazi s prednostmi nizkih stroškov opreme in materialov za tiskanje, enostavnega postopka priprave in primernosti za tiskanje na širok spekter materialov ter je pokazala svojo odlično uporabno vrednost na številnih področjih.
Kompozitni tiskalnik Stratasys F370®CR FDM® je ikonični visoko{1}}zmogljivi 3D-tiskalnik. Podpira tiskanje širokega nabora -kompozitov visoke trdnosti in inženirskih-materialov, kot sta ABS-CF10 in FDM najlon-CF10, ki se uporabljajo za izdelavo delov, ki se odlikujejo po trdnosti in vzdržljivosti. Tiskalnik ima funkcijo spremenljive gostote dela, ki lahko prilagodljivo prilagaja strukturno gostoto znotraj dela glede na različne zahteve uporabe dela, tako da optimizira uporabo materialov in zmanjša izgubo materiala pod predpostavko zagotavljanja učinkovitosti dela. Njegov velik gradbeni prostor (355 mm x 254 mm x 355 mm) omogoča tiskanje velikih delov za proizvodnjo visoko{15}}trdnih napeljav, napeljav in proizvodnih orodij. Poleg tega ima stroj možnost povezovanja s sistemi za izvajanje proizvodnje za digitalno upravljanje in spremljanje proizvodnega procesa, izboljšanje produktivnosti in natančnosti upravljanja.
Markforgedova tiskalnika Mark Two in FX20 sta zasnovana za polimere,-ojačene z neprekinjenimi ogljikovimi vlakni, kar je konstrukcijska značilnost, ki jim daje pomembno prednost na področjih, kjer sta trdnost delov in majhna teža kritični. Tiskalniki so sposobni tiskati na široko paleto materialov, vključno s termoplasti, najlonom in neprekinjenimi ogljikovimi vlakni, s tiskanjem na kombinacijo teh materialov pa je mogoče v celoti izkoristiti lastnosti različnih materialov za optimizacijo delovanja dela. Na primer, na letalskem in vesoljskem področju pri proizvodnji nekaterih delov lahko uporaba tiskalnika hkrati zagotovi strukturno trdnost delov, bistveno zmanjša njihovo težo, izboljša učinkovitost goriva in zmogljivost letala. Na področju servisnih robotov imajo ti tiskalniki prav tako širok spekter aplikacij in lahko izdelujejo lahke, visoko-trdne strukturne komponente za robote, zmanjšajo skupno težo robota, izboljšajo njegovo zmogljivost gibanja in energijsko učinkovitost, tako da dosežejo dvojna cilja zmanjšanja stroškov in izboljšanja zmogljivosti. Serija Markforged: vključno z modeli Mark2 in X7, z uporabo kratko{9}}rezanih ogljikovih vlaken, pomešanih z najlonskim prahom, dodanim postopek laserskega sintranja, primeren za vesoljsko industrijo. Postopek laserskega sintranja, primeren za vesoljsko, avtomobilsko, medicinsko in druga področja.
Robotski sistemi Arevo Labs in 9T Labs predstavljajo inovativne aplikacije FDM tehnologije za izdelavo kompleksnih geometrij. Ti sistemi uporabljajo šest{2}}osno robotiko za učinkovito tiskanje kratkih-vlaknenih kompozitov in kompozitov CF/PA12 ter izdelavo zapletenih geometrij na ukrivljenih površinah. Na primer, robotski sistem, ki ga je razvil Arevo Labs za tiskanje kompozitov PEEK/CF, izkorišča agilnost in visoko-natančen nadzor gibanja šest-osnega robota za natančno polaganje materiala za tiskanje v kompleksnih tri-dimenzionalnih prostorih, da se omogoči izdelava delov s kompleksnimi ukrivljenimi površinami in notranjimi strukturami. Ta tehnologija prebija omejitve tradicionalne opreme za 3D-tiskanje pri izdelavi geometrijskih oblik in zagotavlja povsem novo rešitev za izdelavo nekaterih posebnih delov v vesoljski, avtomobilski industriji in na drugih področjih. 9T Labs je pokazal sposobnost polaganja kompozitnih materialov CF/PA12 na ukrivljene površine ter zagotavlja tudi tehnično podporo za izdelavo ukrivljenih strukturnih delov z visokimi-zahtevami glede zmogljivosti, kot je npr. pri proizvodnji lopatic-aeromotorjev, pest avtomobilskih koles in drugih komponent.
Proces CF3D™ podjetja Continuous Composites je revolucionarna tehnologija 3D tiskanja neprekinjenih vlaken. Ta edinstveni postopek odpravlja potrebo po dragih kalupih ali pečeh, kar močno zmanjša proizvodne stroške in kompleksnost opreme z uporabo industrijskih robotov za tiskanje na suha vlakna in njihovo impregnacijo s smolo in-situ. Tehnologija je uporabna za izdelavo visoko{5}}zmogljivih neprekinjenih vlaken, kot so letalska-ogljikova vlakna, steklena vlakna ali aromatična poliamidna vlakna, ki lahko v celoti izkoristijo prednosti mehanske učinkovitosti teh visoko-zmogljivih vlaken ter izdelajo kompozitne dele z visoko trdnostjo in visoko togostjo. Na primer, pri izdelavi strukturnih komponent v vesoljski industriji se lahko postopek CF3D™ uporablja za izdelavo lahkih komponent visoke -trdnosti, kot so krila in okvirji trupa, ki lahko izpolnijo stroge zahteve za visoko zmogljive in lahke komponente v letalski industriji.
Poleg zgoraj omenjene opreme obstaja še veliko druge opreme za tehnologijo FDM, ki igra pomembno vlogo na svojih področjih. Tiskalnik Ultimaker+ 3D lahko na primer tiska s kompozitnimi materiali, ki vsebujejo delce silicijevega nitrida, ki imajo visoko trdoto in odpornost proti obrabi ter se lahko uporabljajo za izdelavo delov z visokimi zahtevami glede odpornosti proti obrabi, kot so deli, odporni na obrabo-v industrijskih strojih, kalupih itd. Tiskalnik Zmorph 2.0 3D tiska s keramičnimi pastami, ki lahko izdelujejo dele s posebnimi keramičnimi lastnostmi, kot je npr. toplotno-odporni deli. Tiskalniki Zmorph 2.0 3D po drugi strani uporabljajo keramične paste za tiskanje delov s posebnimi keramičnimi lastnostmi, kot so keramični deli, odporni na visoke-temperature in korozijo-, ki se lahko uporabljajo v kemični in elektronski industriji. Te naprave so pogosto kombinirane-z odprtokodno programsko opremo (kot sta Blender in Ultimaker Cura) za oblikovanje in tiskanje modelov. Uporaba odprtokodne-programske opreme omogoča uporabnikom večjo prilagodljivost pri nastavitvah parametrov tiskanja in oblikovanju modela, kar znižuje prag uporabe in spodbuja široko uporabo in inovativen razvoj tehnologije FDM.
3.2.2 SLA
Tehnologija-ulivanja s svetlobo (SLA) je visoko{1}}natančna tehnologija 3D-tiskanja, katere princip je mešanje fotosenzibilnih polimernih monomerov z ojačitvenimi delci ali vlakni, pri čemer pod obsevanjem specifičnih valovnih dolžin ultravijolične svetlobe fotoiniciator sproži polimerne monomere, da opravijo hitro reakcijo foto{3}}polimerizacije, ki hitro jih pretvori iz tekočega stanja v trdno stanje, nato pa se skladno z načrtovano potjo zlagajo eno na drugo plast za plastjo, pri čemer na koncu tvorijo želene tri-dimenzionalne izdelke.
Tehnologija SLA ima zelo visoko natančnost in lahko proizvaja dele z izjemno visoko dimenzijsko natančnostjo in kakovostjo gladke površine ter ima široko paleto aplikacij na področjih, ki zahtevajo zelo visoko natančnost, kot so nakit, natančni kalupi, medicinska oprema in druge industrije. Pri izdelavi nakita lahko tehnologija SLA natančno natisne zapletene in izvrstne modele nakita za kasnejše ulivanje ali obdelavo, da se zagotovijo natančni vzorci, kar lahko močno skrajša oblikovanje in proizvodni cikel nakita, hkrati pa izboljša kakovost izdelka in svobodo oblikovanja. Kar zadeva natančno proizvodnjo kalupov, lahko tehnologija SLA proizvede visoko{2}}natančna jedra in votline kalupov, da se zagotovi dimenzijska natančnost in kakovost površine kalupa, s čimer se izboljša kakovost in doslednost brizganih izdelkov. Za proizvodnjo medicinskih pripomočkov, kot so zobne proteze, školjke za slušne aparate in druge majhne medicinske naprave, lahko tehnologija SLA proizvede izdelke, ki se z visoko natančnostjo prilegajo človeški fiziološki strukturi, kar izboljša uporabo medicinskih pripomočkov in udobje.
Vendar ima tehnologija SLA tudi nekaj omejitev. Trenutno so tipi matrik iz polimernih smol, primernih za svetlobno strjevanje, razmeroma omejeni, kar do neke mere omejuje uporabo te tehnologije na področju različnih zahtev glede lastnosti materiala. Zaradi omejitve vrste smolne matrice morda ne bo mogla izpolniti zahtev nekaterih posebnih delov glede mehanskih lastnosti materiala, toplotne odpornosti, kemične stabilnosti in drugih vidikov. Poleg tega, ko se med postopkom tiskanja doda ojačitev s kratkimi vlakni, lahko pride do težav z usedanjem vlaken, kar lahko privede do neenakomerne notranje strukture kompozitnega materiala, kar vpliva na doslednost delovanja in stabilnost kakovosti natisnjenih delov. Da bi presegli te omejitve, raziskovalci nenehno raziskujejo nove fotoobčutljive smolne materiale in tehnologije ojačitve vlaken, da bi razširili obseg uporabe tehnologije SLA in izboljšali njeno kakovost tiskanja.
3.2.3 LDM/DIW
Tehnologija neposrednega pisanja s črnilom (DIW): To je tehnologija ekstrudiranja, ki se uporablja za izdelavo 3D-natisnjenih delov iz keramike, kovin in drugih finih materialov. Oprema DIW je cenovno dostopna in primerna za hitro izdelavo prototipov s strani oblikovalcev. Tehnologija neposrednega pisanja s črnilom (DIW), znana tudi kot oblikovanje s tekočim nanašanjem (LDM), je edinstvena tehnologija ekstrudiranja za 3D-tiskanje.
Surovine, uporabljene v tehnologiji LDM/DIW, so kompoziti v obliki raztopin, past ali hidrogelov z določeno stopnjo fluidnosti, ki se strdijo in oblikujejo z naknadnim-segrevanjem, utrjevanjem z ultravijolično svetlobo (UV) ali dodajanjem aktivnih sestavin.
Pomembna prednost tega postopka je zmožnost izdelave delov s funkcionalnimi in kompozicijskimi gradienti. V nekaterih posebnih scenarijih uporabe, kot je izdelava umetnih sklepov na biomedicinskem področju in izdelava naprav funkcionalnega gradientnega materiala na elektronskem področju, so potrebni deli z različnimi materialnimi sestavami ali gradienti zmogljivosti, da izpolnijo funkcionalne zahteve različnih delov. Tehnologija LDM/DIW lahko natančno nadzoruje količino iztiskanja in mešalno razmerje različnih materialnih črnil med postopkom tiskanja. Vendar pa vlaken z velikim razmerjem stranic in visoko vsebnostjo ne smete dodajati, da preprečite zamašitev tiskalne glave med postopkom tiskanja.
3.2.4 SLS/SLM
Selektivno lasersko sintranje (SLS) je metoda 3D-tiskanja, ki uporablja toploto, ki jo ustvari laser, za selektivno taljenje praškov. Z uporabo mešanice polimerne matrice in ojačitvenih vlaken prahu, tako da laser v skladu s 3D modelom oblike prečnega prereza prahu v določenem območju segrevanja, tališča relativno nizkega taljenja polimernega prahu, matrice in ojačitvene vezi za doseganje komponent kompozita. Večja površinska natančnost, enostavno odstranjevanje nosilnih struktur in recikliranje materialov so prednosti SLS oblikovanja. Vendar pa je težava te metode v tem, da je gostota obeh materialov v mešanem prahu običajno različna, kar je nagnjeno k pojavu padavin in povzroči, da sestava izdelka ni enotna. Poleg tega ima SLS stroge zahteve glede velikosti delcev surovine, zato se splošna uporaba kratkih vlaken z dolžino 20–250 μm in mehanske lastnosti kompozitnega materiala omejeno izboljšajo.
4 Prihodnji razvoj
Tehnološki razvoj spodbuja industrijo kompozitov, da odpira nove priložnosti na trgu letalskih prevozov. Med-storitve letalskih taksijev (trg AAM), ki uporabljajo vsa-električna letala eVTOL z dosegom okoli 150 km, zahtevajo visoko{4}}zmogljive kompozitne dele, pri katerih bo tehnologija 3D-tiskanja igrala ključno vlogo. Čeprav je le peščica podjetij trenutno dobro-financiranih, je tržni potencial ogromen, saj naj bi do leta 2030 delovalo na tisoče zračnih kabin, kar bo ustvarilo tržni prostor za 3D-natisnjeno kompozitno opremo.
Kompoziti igrajo pomembno vlogo tudi pri izdelavi velikih letal, na primer letalo C919 v veliki meri uporablja različne kompozitne materiale, vključno s kompoziti iz ogljikovih vlaken visoke-razreda T800-razreda T800{3}}visoke trdnosti, kompoziti iz steklenih vlaken, materiali iz aramidnega satja, kompozitni materiali iz aramidnega satja, kompozitni ventilator-iz ogljikovih-vlaken lopatice in keramične-kompozitne komponente turbin. Te aplikacije so izboljšale zmogljivost letal in pokazale pomen kompozitov pri izdelavi velikih letal. Z razvojem tehnologije in naraščanjem zahtev po zmogljivosti, natančnosti in zanesljivosti kompozitnih delov tehnologija 3D tiskanja zagotavlja učinkovito in visoko kakovostno rešitev.
Napredek tehnologije 3D tiskanja je pospešil njeno uporabo na področju kompozitnih materialov. Raziskave in razvoj novih materialov so obogatile vrste 3D natisnjenih kompozitov in izboljšale njihovo učinkovitost; izboljšanje procesov tiskanja, kot sta tiskanje z mikrovalovnim ogrevanjem in ultrazvočno-podprto 3D tiskanje, je izboljšalo hitrost tiskanja in kakovost izdelkov; in inovacije tehnologije šob, kot so več-šobe in visoko-natančne šobe, so izboljšale natančnost in kompleksnost izdelkov. Zrelost tehnologije in širitev tržnega obsega sta znižala stroške opreme za 3D-tiskanje, več podjetij in raziskovalnih ustanov pa si lahko privošči stroške kompozitne opreme za 3D-tiskanje, kar spodbuja njeno široko uporabo.
Oprema za 3D tiskanje kompozitov kaže svoj edinstven in močan čar ter vrednost v kontekstu hitrega tehnološkega razvoja. Industrijska veriga zajema od skrbne izbire in dobave surovin v zgornjem toku, do proizvodnje in optimizacije osnovne strojne opreme, pomožne operativne opreme in različnih vrst opreme za 3D-tiskanje v srednjem toku, do široke uporabe na številnih področjih, kot so vesoljska, avtomobilska, medicinska in potrošniška elektronika v spodnjem toku, kar je oblikovalo popoln in tesen industrijski ekosistem.
Na področju uporabe je kompozitna oprema za 3D-tiskanje igrala nenadomestljivo vlogo na številnih visoko{1}}proizvodnih področjih. Na področju vesoljske industrije pomaga letalom ustvariti lahko in visoko zmogljivost; na področju avtomobilske proizvodnje spodbuja razvoj avtomobilov v smeri personalizacije in inteligence; na področju zdravljenja zagotavlja močno podporo za personalizirano in natančno zdravljenje.
Kljub temu se oprema za 3D tiskanje kompozitov na tehnični ravni še vedno sooča z izzivi, kot so izboljšanje zmogljivosti materiala, učinkovitost tiskanja in izboljšanje standarda kakovosti. Visoki stroški tudi omejujejo njegovo popularizacijo. Poleg tega razvoj panoge omejuje tudi pomanjkanje interdisciplinarnih strokovnjakov. V prihodnosti bodo glavne razvojne usmeritve materialne inovacije, tehnološka integracija in širitev aplikacij. Raziskave in razvoj novih kompozitnih materialov bodo razširili področja uporabe, tehnologija 3D tiskanja pa se bo povezala z umetno inteligenco, velikimi podatki, internetom stvari in drugimi tehnologijami za izboljšanje kakovosti in učinkovitosti tiskanja. Hkrati bo 3D-tiskanje razširilo svojo uporabo na področjih gradbeništva, energetike, kulture in kreativnosti ter spodbujalo inovativnost in razvoj sorodnih industrij.
Vir: "Kitajsko združenje industrije kompozitov"