3D 인쇄는 설계된 3D 모델을 기반으로 3D 인쇄 장치를 통해 레이어별로 재료를 추가하여 3D 제품을 만드는 기술입니다. 이런 층별 중첩 성형 기술은 증재 제조라고도 한다. 3D 인쇄는 디지털 모델링 기술, 전기 기계 제어 기술, 정보 기술, 재료 과학, 화학 등 여러 분야의 최첨단 기술을 결합한 빠른 성형 기술입니다. 제 3 차 산업 혁명? 핵심 기술.
3D 인쇄 제조 기술은 주로 세 가지 주요 요소로 구성됩니다.
첫째, 제품에 대한 3 차원 정밀 설계가 필요하고, 컴퓨터 지원 설계 (CAD) 도구를 이용하여 제품을 전방위적으로 정확하게 포지셔닝해야 합니다.
두 번째는 강력한 성형 장비가 필요하다는 것입니다.
세 번째는 제품 성능 및 성형 공정을 만족시켜야 하는 재료입니다.
3D 인쇄 제조 기술은 기존 제조업의 방식과 원리를 완전히 바꿔 전통적인 제조 모델을 전복시켰기 때문에 3D 인쇄 재료는 3D 인쇄 개발을 제한하는 주요 병목 현상이 되었으며, 3D 인쇄가 혁신을 돌파하는 중점이자 난점이기도 하다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 인쇄명언) 더 많은 신소재를 개발해야 3D 인쇄 기술의 응용 분야를 확대할 수 있다. 현재 3D 인쇄 재료에는 주로 고분자 재료, 금속 재료, 세라믹 재료 및 복합 재료가 포함됩니다.
3D 인쇄 폴리머 3D 인쇄 UAV
엔지니어링 플라스틱
엔지니어링 플라스틱은 산업 부품 또는 쉘 재질로 사용되는 산업용 플라스틱으로 강도, 충격, 내열성, 경도 및 노화 내성이 우수합니다. 엔지니어링 플라스틱은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS), 폴리아미드 (PA), 폴리카보네이트 (PC), 폴리스티렌 (PPSF), 폴리에테르 케톤 (PEEK) 등 가장 널리 사용되는 3D 인쇄 재질입니다.
1)ABS
ABS 재질은 우수한 용융 및 충격 강도로 인해 용융 증착 3D 인쇄 엔지니어링 플라스틱에 선호됩니다. 현재 ABS 는 주로 사전 제작된 실크로, 분쇄용으로 거의 모든 생필품, 공사용품, 일부 기계용품을 포괄하고 있다. 최근 몇 년 동안, ABS 는 응용 분야에서 점차 확대되고 있을 뿐만 아니라, 성능도 끊임없이 향상되고 있다. ABS 를 수정하여 부착력과 강도가 강하도록 하여 3D 인쇄 재료로 널리 사용되고 있습니다.
20 14 국제 우주 정거장은 ABS 플라스틱 3D 프린터로 부품을 인쇄합니다. 세계 최대 3D 프린터 소재 회사인 Stratasys 가 개발한 최신 ABS 소재 ABS-M30 은 3D 인쇄 제조를 위해 설계되었으며 기계 성능이 기존 ABS 소재보다 67% 향상되어 ABS 의 적용 범위를 넓혔습니다.
2)PA
PA 는 강도와 유연성이 높기 때문에 3D 인쇄를 사용하여 장비 부품을 직접 제조할 수 있습니다. 3D 인쇄로 제조된 PA 탄소 섬유 복합 플라스틱 수지 부품은 강도와 인성이 높아 금속 도구 대신 기계 도구로 사용할 수 있습니다. 또한 PA 는 접착 및 분말 특성으로 인해 세라믹 분말, 유리 분말 및 금속 분말과 혼합되어 접착을 통해 세라믹 분말, 유리 분말 및 금속 분말의 저온 3D 인쇄를 수행할 수 있습니다. PA 엔지니어링 플라스틱의 글로벌 전문가인 Solvi 는 PA 엔지니어링 플라스틱을 기반으로 엔진 주변 부품, 문 손잡이 키트, 브레이크 페달 등에 사용되는 3D 인쇄 샘플을 제작했습니다. 전통 금속 재료 대신 엔지니어링 플라스틱으로 자동차 경량화 문제를 해결했다.
3) 개인용 컴퓨터
PC 는 ABS 소재보다 약 60% 높은 강도로 초강력 엔지니어링 제품에 적합합니다. PA 엔지니어링 플라스틱의 글로벌 전문가인 Solvi 는 PA 엔지니어링 플라스틱을 기반으로 엔진 주변 부품, 문 손잡이 키트, 브레이크 페달 등에 사용되는 3D 인쇄 샘플을 제작했습니다. 독일 바이엘이 개발한 PC2605 는 방탄유리, 수지 렌즈, 전등갓, 우주비행사 헬멧 마스크, 스마트폰 본체, 기계 기어 등 이형부품의 3D 인쇄 제조에 사용할 수 있다.
4)PPFS
PPSF 는 내열성, 인성 및 내화학성이 가장 뛰어나 다양한 래피드 프로토 타이핑 엔지니어링 플라스틱 재질 중에서 성능이 가장 좋습니다. 탄소 섬유와 흑연의 복합 처리를 통해 PPSF 는 3D 인쇄로 고부하 제품을 만드는 데 사용할 수 있는 높은 강도를 보여 주며 금속과 도자기를 대체하는 데 선호됩니다.
5)PEEK
PEEK 는 내마모성, 생체 적합성, 화학적 안정성, 인골에 가장 가까운 영률 등의 장점을 가지고 있습니다. 이상적인 인공뼈 대체재로 인체에 장기간 이식하기에 적합하다. 용융 퇴적 성형 원리에 기반한 3D 인쇄 기술은 안전하고 편리하며 레이저가 필요하지 않으며 사후 처리가 간단합니다. 바이오닉 인공 뼈는 폴리 에테르 케톤 재료와 결합하여 만들어집니다.
6)EP
EP(Elasto Plastic) 는 Shapeways 에서 새로 개발한 3D 인쇄 원료로, ABS 로 인쇄한 웨어나 변형 가능한 제품의 바삭함을 피할 수 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이, 탄가소성은 새로운 소프트 3D 인쇄물로, 양식에 ABS 로 사용됩니까? 층층 소결? 원리는 인쇄한 제품의 신축성이 상당히 좋아 변형을 쉽게 회복할 수 있다. 이런 재료는 3D 프린트화, 휴대전화 케이스, 3D 프린트옷 등을 만드는 데 쓸 수 있다.
7) 내구성
Stratasys 가 새로운 3D 인쇄 자료를 출시합니까? Endur 는 다양한 분야의 애플리케이션 요구 사항을 충족할 수 있는 고급 폴리아크릴 소재입니다. Endur 소재는 강도가 높고, 유연성이 좋고, 고온에 견디며, 인쇄한 제품의 표면 품질이 좋고, 치수 안정성이 우수하며, 수축하기 쉽지 않습니다. Endur 는 모션 부품, 메쉬 부품, 작은 상자 및 컨테이너를 인쇄하는 데 사용할 수 있는 폴리아크릴의 뛰어난 성능을 제공합니다.
바이오플라스틱
3D 인쇄에 사용되는 바이오 플라스틱은 주로 폴리 락트산 (PLA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트-1, 4- 시클로 헥산 디메틸에스테르 (PETG), 폴리메틸산 에스테르 (PHB), 폴리메틸산 에스테르 (PHBV) 입니다.
1) 해방군
폴리 락트산 (poly lactic acid) 은 다양한 반투명 색상과 광택 텍스처가 있는 3D 인쇄를 시작하는 데 가장 적합한 원료일 수 있습니다. 폴리 락트산은 환경 친화적 인 플라스틱으로 생분해되어 활성 퇴비로 분해 될 수 있습니다. 재생가능한 자원에서 나온 것일까요? 옥수수 전분과 사탕수수, 재생 불가능한 자원 아닌가요? 싱가포르 남양공대의 화석연료 진크홍 등. 3 차원 기술을 이용하여 생물분해성 고분자 재료를 형성하여 고공 다공성 폴리 락트산 조직 공학 받침대를 만든다. 조직 분석을 통해 이 스탠드는 성장 능력이 있는 것으로 밝혀졌다.
3D 인쇄 PLA 볼트와 너트, PLA 레몬 착즙기 퍼터
2) 피트
PETG 는 사탕수수 에틸렌에서 생산된 바이오메트릭 에탄올의 합성인 바이오메트릭 플라스틱이다. 우수한 열성형성, 인성, 내후성, 열성형주기가 짧고, 온도가 낮고, 완제품률이 높다. PETG 는 PLA 와 ABS 의 장점을 결합한 새로운 3D 인쇄물입니다. 3D 인쇄에서는 재료의 수축률이 작고 소수성이 좋아 폐쇄된 공간에 보관할 필요가 없습니다. PETG 수축률이 낮고 온도가 낮기 때문에 인쇄 과정에서 냄새가 거의 나지 않아 PETG 는 3D 인쇄 분야에서 더 넓은 발전과 응용 전망을 가지고 있습니다.
3)PCL
PCL 은 생분해 가능한 폴리에스테르로 용융점이 낮고 약 60 C 에 불과합니다. 대부분의 생체 재료와 마찬가지로, 사람들은 종종 약물 수송 장비, 봉합제 등과 같은 특수 용도에 사용한다. 동시에 PCL 에는 모양 기억도 있습니다. 3D 인쇄에서는 융점이 낮기 때문에 높은 인쇄 온도가 필요하지 않으므로 에너지 절약 목적을 달성할 수 있습니다. 의료 분야에서는 심장 스텐트 등을 인쇄하는 데 사용할 수 있습니다.
열경화성 플라스틱
에폭시 수지, 불포화 폴리 에스테르, 페놀 수지, 아미노 수지, 폴리 우레탄 수지, 실리콘 수지, 방향족 헤테로 사이 클릭 수지 등 열경화성 수지. 고강도 및 내화성이 특징인 3D 인쇄용 분말 레이저 소결 성형 공정에 적합합니다. 하버드 대학 공학과 응용과학대학과 Wyss 생물공학연구소의 재료과학자들이 공동으로 3D 로 인쇄할 수 있는 에폭시 열경화성 수지 소재를 개발했다. 이 에폭시 수지는 경량 건물에 사용하기 위해 3D 로 건물 구조로 인쇄할 수 있다.
감광성 수지
감광성 수지는 고분자 단량체와 프리폴리머로 구성됩니다. 액체 감광성 수지는 우수한 액체 유동성과 순간 광경화 특성으로 3D 인쇄 소모품 인쇄 고정밀 제품에 선호됩니다. 감광성 수지는 경화 속도가 빠르고 표면 건조성이 좋다. 성형한 후 제품은 매끄러운 외관을 가지고 있으며 투명에서 반투명한 스크럽이 될 수 있습니다. 특히 감광성 수지는 냄새가 낮고 자극적인 성분이 낮아 개인용 데스크탑 3D 인쇄 시스템에 적합합니다.
중합 젤
중합체 젤은 좋은 지능을 가지고 있다. 고분자 젤 소재는 해조산나트륨, 섬유소, 동식물 접착제, 단백질, 폴리아크릴산 등이다. 3D 인쇄에 사용합니다. 일정 온도에서 수렴한 후 개시제와 교제제의 작용으로 특수한 네트워크 중합체 젤 제품을 형성한다. 이온 강도, 온도, 전기장, 화학물질이 변하면 젤의 부피도 그에 따라 변하여 모양 기억 재료로 쓰인다. 젤은 팽창하거나 수축하여 부피를 변화시켜 감지 재료로 사용한다. 젤 그리드의 제어력은 스마트 약물 방출 재료로 사용될 수 있다.
3D 인쇄 금속
현재 대부분의 3D 인쇄 소모품은 플라스틱으로, 금속의 양호한 기계적 강도와 전도성으로 인해 연구원들은 금속 물체의 인쇄에 큰 관심을 갖게 되었다.
3D Systems 는 GE 를 위해 항공 금속 부품 (왼쪽) 3D 인쇄 오스카를 인쇄합니까? 샤오진인? (오른쪽)
블랙 메탈
1) 스테인리스강
스테인리스강은 가장 싼 금속 인쇄물로 3D 프린트된 고강도 스테인리스강 제품 표면이 약간 거칠고 마점이 있습니다. 스테인리스강은 다양한 매끈하고 무광택 표면을 가지고 있으며 보석, 기능 부품 및 작은 조각의 3D 인쇄에 자주 사용됩니다.
2) 초합금
초합금은 강도가 높고, 화학적 성질이 안정적이며, 성형이 어렵고, 전통적인 가공 기술 비용이 높다는 장점으로 항공공업에서 주요 3D 인쇄 재료가 되었다. 3D 인쇄 기술의 장기 연구와 발전에 따라 3D 인쇄로 제조된 항공기 부품은 가공 시간과 비용 이점 때문에 널리 사용되고 있습니다.
유색금속
1) 티타늄
3D 인쇄 기술로 제조된 티타늄 부품은 매우 높은 강도와 정확한 치수를 가지고 있으며 제조할 수 있는 최소 크기는 1mm 에 달하며 부품의 역학 성능은 단조 공정보다 우수합니다. 영국 Metalysis 는 티타늄 가루로 잎바퀴 터빈 과급기 등 자동차 부품을 성공적으로 인쇄했다. 또한 티타늄 소모품은 3D 인쇄 자동차, 항공우주, 국방공업 등에서 광범위하게 응용할 수 있을 것이다.
2) 마그네슘 알루미늄 합금
마그네슘 알루미늄 합금은 가볍고 강도가 높은 우수한 성능으로 제조업의 경량 수요에 광범위하게 적용되었다. 3D 인쇄 기술에서, 그것은 예외 없이 각 주요 업체의 선호 대체 재료가 되었다.
일본 캐논은 3D 인쇄 기술을 이용하여 최고급 단반카메라의 마그네슘 알루미늄 합금 특수 표면 덮개를 만들었다.
3) 갈륨
갈륨 (Ga) 은 주로 액체 금속 합금의 3D 인쇄 재료로 사용되며 물과 비슷한 금속 전도성과 점도를 가지고 있습니다. 수은 (Hg) 과 달리 갈륨은 독성도 없고 증발도 하지 않는다. 플루토늄은 유연한 확장 가능한 전자 제품에 사용할 수 있으며, 액체 금속은 유연한 확장 가능한 구성 요소, 소프트 스토리지 장치, 초 확장 가능한 와이어 및 변형 가능한 안테나의 소프트 광학 구성 요소에 적용되었습니다.
3) 갈륨 인듐 합금
노스캐롤린 주립대 화학생물분자공학부교수인 마이클 디키 (Michael Dickey) 는 3D 인쇄 기술을 통해 갈륨 (Ga) 과 인듐 (In) 의 액체금속합금을 사용하여 실온에서 3 차원 자기지지 구조를 만들었다. 이 기적의 탄생은 플루토늄 합금이 공기 중의 산소와 반응하여 산화막을 형성하여 부품의 모양을 유지할 수 있기 때문이다. 이 기술은 3D 인쇄에서 전자 부품을 연결하는 데 사용됩니다.
4) 희귀하고 귀금속
패션계에서 3D 인쇄 제품의 영향력이 갈수록 커지고 있다. 세계 각지의 보석 디자이너들은 다른 제조 방법을 쉽게 대체할 수 있는 강력한 창의적 산업인 3D 인쇄 고속 프로토타입 기술의 혜택을 가장 많이 받는 것 같습니다. 보석 3D 프린팅 재료 분야에서는 금 순은 황동이 많이 사용된다.
도자기
알루미늄 실리케이트 세라믹 분말은 3D 인쇄 세라믹 제품에 사용할 수 있습니다. 3D 인쇄 세라믹 제품 방수 내열성 (최대 600? C) 재활용 가능, 무독성, 하지만 강도가 높지 않습니다. 취사도구, 식기 (컵, 그릇, 접시, 계란컵, 컵 받침), 촛대, 타일, 꽃병, 예술품 등 이상적인 가정 장식 재료로 사용할 수 있습니다.
복합 재료
고강도 탄소 섬유 강화 복합 재료는 미국 실리콘 밸리 Arevo Laboratory 3D 에서 인쇄됩니다. 기존의 돌출 또는 사출 성형 방법에 비해 3D 인쇄에서는 방향을 정확하게 제어하고 특정 역학, 전기 및 열 성능을 최적화하여 탄소 섬유의 종합 성능을 엄격하게 설정할 수 있습니다. 3D 인쇄 복합 부품은 한 번에 한 레이어만 만들 수 있으므로 각 레이어는 원하는 섬유 방향을 달성할 수 있습니다. 강화 중합체 재질로 인쇄된 복잡한 모양 부품은 내고온성과 내화학성이 뛰어납니다.
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