3D-Druckindustrie der chinesischen Aluminiumindustrie

Die 3D-Drucktechnologie, auch Additive Fertigung genannt, hat ihren Ursprung in den USA. Die Lichthärtungstechnologie wurde ursprünglich 1986 von Charles Hoole entwickelt und 3D Systems gegründet. Seitdem, nach mehr als 20 Jahren Entwicklungszeit, hat sich die 3D-Drucktechnologie von Tag zu Tag verbessert und der Umsatz damit verbundener Produkte und Dienstleistungen ist weiter gestiegen. Laut Statistiken von Wohlers Associates betrug die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des Geschäftsumsatzes mit 3D-Druckprodukten und damit verbundenen Dienstleistungen von 1992 bis 2017 25,4 %. Weltweit sind die USA das Land, das die meisten 3D-Drucker produziert und kauft, und der Anteil meines Landes ist sehr gering. Im Jahr 2020 wird der weltweite 3D-Druck-Marktanteil etwa 12 Milliarden US-Dollar erreichen, wobei die Vereinigten Staaten etwa 50 %, Europa etwa 25 %, mein Land und Japan jeweils etwa 10 % und andere Länder und Regionen etwa 5 % ausmachen.

Die 3D-Druckindustrie ist eine vielseitige Branche, die nahezu jedes Produkt herstellen kann und die verwendeten Materialien metallisch oder nichtmetallisch sein können. Unter den verwendeten Metallmaterialien wird am häufigsten Aluminiumlegierungen verwendet. Die 3D-Drucktechnologie kann für alle Teile, Artikel, Geräte usw. eingesetzt werden, die mit herkömmlicher Technologie hergestellt werden können. Ab 2019 hat die 3D-Druckindustrie meines Landes ihre Entwicklungsgeschwindigkeit beschleunigt und ist bei einigen Produkten bereits weltweit führend. Allerdings gibt es immer noch einige Lücken im Vergleich zu Industrieländern im Allgemeinen und es könnte bis etwa 2025 zu einem weltweiten Spitzenreiter werden.

Der erste Supersportwagen der Welt wurde in 3D gedruckt

Es sind 3D-gedruckte Zylinder für Automotoren erhältlich

Im Jahr 2014 kam das weltweit erste 3D-gedruckte Auto auf den Markt. Mehr als 40 Teile der Karosserie sind mit einer Aluminiumlegierung bedruckt. Im Jahr 2015 brachte die amerikanische Firma Divergent Microfactories (DM) den weltweit ersten 3D-gedruckten Supersportwagen „Blade“ auf den Markt.

Um die Anwendung der 3D-Drucktechnologie in der Automobilindustrie voranzutreiben, gründeten Ford und ExOne im Jahr 2019 ein Forschungsteam bestehend aus Ingenieuren, Materialwissenschaftlern und Fertigungsexperten. Als Material und 3D-Drucktechnologie wurde die Aluminiumlegierung 6061 verwendet, um den Prototyp des Automobilmotorblocks (Motorblock) auszudrucken. Die Leistung dieser Probe ist besser als erwartet, mehr als 30 % der Rohstoffe werden eingespart und die Herstellungszeit wird erheblich verkürzt.

Die Legierung 6061 ist eine Art Aluminiumknetlegierung mit einer langen Geschichte und guten Gesamteigenschaften. Seine kalibrierte Zusammensetzung (Massen-%): Si0,40-0,8, Fe0,7, Cu0,15-0,40, Mn0,15, Mg0,8-1,2, Cr0,04-0,35, Zn0,25, Ti0,15, andere Verunreinigungen betragen einzeln 0,05, insgesamt 0,15, und der Rest ist Al. Die Legierung 6061 ist eine Art Al-Mg-Si-Legierung, ihre Verstärkungsphase ist Mg2Si und ihr Mg2Si-Gehalt beträgt ≥1,4 %. Um die starke Leistung zu verbessern, werden 0,25 % Cu hinzugefügt und 0,2 % werden hinzugefügt, um die nachteilige Wirkung von Cu auf die Korrosionsbeständigkeit auszugleichen. %Cr. Die Legierung kann nach der Wärmebehandlung eine höhere Festigkeit erreichen, aufgrund ihrer hohen Abschreckempfindlichkeit muss sie jedoch erneut lösungsbehandelt und in Wasser abgeschreckt werden, um nach der Extrusion eine höhere Festigkeit zu erreichen. Die Abschrecktemperatur der 6061-Legierung beträgt 515℃-525℃. Es ist besser, so bald wie möglich nach dem Abschrecken künstlich zu altern (160℃-170℃, 8h-12h, T6), um eine höhere Festigkeit zu erreichen. Wenn es jedoch nach dem Abschrecken länger als 30 Minuten bei Raumtemperatur belassen wird, ist die Alterung sehr schädlich für die Festigkeit. Legierungen mit mehr als 1 % Mg2Si werden 24 Stunden lang bei Raumtemperatur belassen und ihre Festigkeit ist etwa 10 % geringer als die von Legierungen, die unmittelbar nach dem Abschrecken gealtert werden. Dieses Phänomen wird „Parkeffekt“ oder „Alterungsverzögerung“ genannt. Bei Legierungen mit einem Mg2Si-Gehalt von weniger als 0,9 % wirkt sich eine längere Parkzeit jedoch positiv auf die Festigkeit aus. Dieser Effekt hängt mit der Keimbildungsfähigkeit der Gruppe aus gelösten Atomen, die während des Parkens bei Raumtemperatur gebildet wird, und der kritischen Keimbildungstemperatur TC zusammen. Der Tc der hochkonzentrierten Al-Mg2Si-Legierung liegt über 170 °C, und die bei Raumtemperatur gebildete Leerstellen-Lösungsgruppe ist klein, erreicht nicht die kritische Größe und führt auch zu einer Verringerung der Übersättigung der Base. Daher kommt es bei der künstlichen Alterung nur zu wenigen Größenclustern. Es wird in eine ausgefällte Phase umgewandelt, und da die Konzentration der Matrix nach der Bildung der Gruppe abnimmt, kann kein neuer Kristallkeim unabhängig gebildet werden, sodass nur eine grobe ausgefällte Phase und eine geringe Festigkeit erhalten werden können. Im Gegenteil: Wenn die niedrigkonzentrierte Legierung nach dem Abstellen künstlich gealtert wird, entsteht eine hochdisperse Ausscheidungsphase, die sich positiv auf die Festigkeit auswirkt. Dies kann mit den unterschiedlichen Keimbildungsbedingungen niedrigkonzentrierter Legierungen zusammenhängen. Durch die Zugabe von weniger als 0,4 % Cu können die nachteiligen Auswirkungen des Parkeffekts verringert werden, da Cu die natürliche Alterungsgeschwindigkeit der AI-Mg-Si-Legierung verringern kann.

Fe ist eine schädliche Verunreinigung der AI-Mg-Si-Legierung, die sich nicht gut auf die Festigkeit auswirkt. Eine kleine Menge Zn-Verunreinigung hat nahezu keinen Einfluss auf die Festigkeit. Das Spurenelement RE der Seltenen Erden kann die Leistung des Gieß-, Verarbeitungs- und Wärmebehandlungsprozesses der Al-Mg-Si-Legierung für leitfähige Drähte erheblich verbessern. Die Zugabe von 0,1 % RE zur Al-0,6Mg-0,6Si-Legierung verbessert nicht nur die Qualität des Barrens, sondern verbessert auch den Drahtziehprozess und erhöht die Ausbeute. Es kann direkt nach dem Warmwalzen abgeschreckt werden, wodurch eine Lösungsbehandlung entfällt, was Energie und Arbeit spart. Nach der Alterung (165℃/4h) kann die Festigkeit um etwa 15 MPa erhöht und der Widerstand um mehr als 2 % verringert werden.

Typische mechanische Eigenschaften der 6061-Legierung: Zugfestigkeit 316 MPa, Streckgrenze 281 MPa, Dehnung 12 %.

Typische 3D-Druckprodukte in meinem Land. Zählen zu den fortschrittlichsten der Welt

In den letzten Jahren hat mein Land außergewöhnliche Erfolge beim 3D-Druck von Aluminiumlegierungsprodukten erzielt, und einige 3D-Druckprodukte zählen zu den fortschrittlichsten der Welt.

Aluminiumlegierungen weisen ausgezeichnete Tieftemperatureigenschaften auf und verschiedene mechanische Eigenschaften nehmen gleichzeitig mit der Temperaturabnahme zu. Es ist ein ausgezeichnetes Material für die Herstellung von Tieftemperaturgeräten. Wenn Japan und die Vereinigten Staaten Raumschiffe mit flüssigem Wasserstoff (-252,8 °C) und flüssigem Sauerstoff (-183 °C) starten, wird der Kraftstofftank mit einer 2219-Legierungsplatte verschweißt, sodass der Autor glaubt, dass der Flüssigkraftstofftank und der Tankkörper meines Landes Der Verbindungsring kann auch aus 2219-Legierung bestehen.

Am 4. August 2006 rollte Southwest Aluminium (Group) Co., Ltd. einen riesigen Ring aus Aluminiumlegierung mit einem Durchmesser von 5 m.

Im Januar dieses Jahres wurden 3D-gedruckte Teile aus hochfester Aluminiumlegierung der 10-m-Klasse für Hochleistungs-Trägerraketen-Verbindungsringe, Prototyp 2219, auf den Markt gebracht

Das Muster eines Hochleistungs-Verbindungsrings für Trägerraketen aus hochfester Aluminiumlegierung der 10-Meter-Klasse ist das weltweit erste Muster eines Verbindungsrings für Hochleistungs-Trägerraketen aus hochfester Aluminiumlegierung der 10-Meter-Klasse, das vom National Additive Manufacturing Innovation Center und dem Team des Akademikers Lu Bingheng von der Xi'an Jiaotong University mithilfe von 3D-Drucktechnologie hergestellt wurde. . Der Prototyp nutzt die integrierte Fertigungstechnologie von Materialien zum Erhöhen und Verringern von Lichtbogensicherungen und hat wichtige technologische Durchbrüche in der Stabilität des gesamten Herstellungsprozesses, der Präzisionskontrolle, der Verformung und der Spannungskontrolle erzielt.

Der 10 m lange, supergroße Ring aus Aluminiumlegierung ist die Schlüsselstruktur, die den Rohrabschnitt, den vorderen und hinteren Boden des Panzers der schweren Trägerrakete und den Raum zwischen der Raketenbox verbindet. Der 10 m lange, supergroße Ring aus Aluminiumlegierung hat eine Masse von etwa 1 t und verfügt über eine kollaborative Prozessausrüstung mit mehreren Filamenten. Der Druckprozess wird erheblich vereinfacht, die Kosten werden erheblich gesenkt und der Herstellungszyklus wird erheblich verkürzt, der nur 30 Tage dauerte. Derzeit ist die erfolgreiche Fertigstellung des supergroßen Rings mit der diesmal verwendeten integrierten Drucktechnologie zum Addieren und Subtrahieren von Materialien die erste auf der Welt. Dieser Erfolg wird dazu beitragen, dass der 3D-Druck die Luft- und Raumfahrtindustrie meines Landes weiter entwickelt und gleichzeitig technische Unterstützung für die schnelle Vorbereitung wichtiger Teile in der Luft- und Raumfahrtindustrie meines Landes bietet.

3D-Druckdraht kann eine 2219-Aluminiumlegierung verwenden. Die Aluminiumlegierung 2219 ist eine Art hochfeste Aluminiumlegierung der Al-Cu-Serie, die in der Luft- und Raumfahrt sowie in der nationalen Verteidigungs- und Militärindustrie weit verbreitet ist. Seine kalibrierte Zusammensetzung (Massen-%): Si0,2, Fe0,3, Cu5,8-6,8, Mn0,2-0,4, Mg0,02, Zn0,1, Ti0,02-0,1, V0,05-0,15, Zr0,1-0,25, andere Verunreinigungen sind 0,05, insgesamt 0,15, der Rest ist AI, jetzt hat es sich auf 4 entwickelt Legierungen, die anderen drei sind 2319, 2419, 2519.

Die Aluminiumlegierung 2219 wurde 1985 gebildet. Die typischen mechanischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt, und die Beziehung zwischen mechanischen Eigenschaften und Temperatur ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 1 Typische Zugeigenschaften der Aluminiumlegierung 2219

Tabelle 2 Die Beziehung zwischen den mechanischen Eigenschaften der Aluminiumlegierung 2219 und der Temperatur

Hinweis: Die Prüfung muss durchgeführt werden, nachdem die Probe 10.000 Stunden lang ohne Belastung auf der Prüftemperatur gehalten wurde. Wenden Sie während des Tests vor Erreichen der Streckgrenze eine Spannungsrate von 35 MPa/min auf die Probe an und führen Sie den Test dann mit einer Dehnungsrate von 15 %/min durch, bis sie bricht.

Die Beschichtungslegierung des 2219-Aluminiumlegierungsblechs ist 7072 und ihre Zusammensetzung (Massen-%): Cu0,1, Mn0,1, (Si+Fe)0,7, Zn0,8-1,3, Mg0,1, andere Verunreinigungen betragen einzeln 0,05, insgesamt 0,15 und der Rest ist Al. Der Anwendungstemperaturbereich der Aluminiumlegierung 2219 beträgt -269℃-300℃, was eine der Legierungen mit dem breitesten anwendbaren Temperaturbereich ist. Die Bruchzähigkeit ist ebenfalls hoch, das Material weist im T8-Zustand eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf und die Dichte bei 20 °C beträgt 2,84 g/cm3.

Das Team des Akademikers Wang Huaming übernahm die Führung beim Durchbruch des Laser-3D-Druckverfahrens für große Hauptlagerkomponenten wie Flugzeugtitanlegierungen und Aluminiumlegierungen, komplette Ausrüstung, interne Qualitäts- und mechanische Leistungskontrolle sowie wichtige technische Anwendungen. Dies ist die Schlüsseltechnologie der Beihang-Universität für Großmetalle. Das Labor für additive Fertigungstechnik für Komponenten hat nach mehr als 20 Jahren unermüdlicher Forschung fruchtbare Ergebnisse erzielt. Seit 2005 ist der 3D-Druck von Titanlegierungen und Aluminiumlegierungen für den Hauptlagerrahmen, die Flügelwurzelrippen, das Fahrwerk und andere große, insgesamt wichtige tragende Komponenten in der Luft- und Raumfahrtindustrie wichtig, beispielsweise für im Inland hergestellte Jäger der neuen Generation, große Transportflugzeuge und Trägerraketen. Es wird häufig in der Geräteentwicklung und -produktion eingesetzt. Am 16. Januar 2016 gewann das von Akademiker Wang Huaming moderierte Projekt „Laserformungstechnologie für große und komplexe Integralkomponenten aus Titanlegierungen für Flugzeuge“ den ersten Preis in der Kategorie „National Technology Invention“.

Derzeit wird beim Herstellungsprozess der Dual-Performance-Integral-Blisk-Technologie hauptsächlich die Schweißmethode verwendet, und die Schaufeln und Scheiben mit unterschiedlichen Leistungen werden durch Techniken wie das lineare Reibschweißen zu einem Ganzen verschweißt. Der größte Nachteil des Schweißverfahrens besteht jedoch darin, dass der Verbindungsbereich zum schwachen Glied des gesamten Bauteils wird und eine tödliche Gefahr für den Motor darstellt. Mit der Entwicklung und Reife der 3D-Drucktechnologie wird vorgeschlagen, Klingen durch das koaxiale Pulverzufuhr-Laserauftragsverfahren direkt auf den Scheibenkörper zu drucken, Vorsprünge am Rand des Scheibenkörpers aus Titanlegierung vorzubearbeiten und sie Schicht für Schicht zu Klingen aus Titanlegierung zu stapeln.

Die erste 3D-gedruckte Landschaftsbrücke in China wird am 11. Januar 2021 in Tapu Zentralgrönland, Bezirk Putuo, Shanghai, einem großen Publikum begegnen

Die Landschaftsbrücke ist der erste bahnbrechende Versuch, mithilfe der 3D-Drucktechnologie den Entwurfsentwurf in ein reales Objekt im Bereich der Bautechnik in meinem Land umzuwandeln und in die Praxis umzusetzen. Der 3D-Druck durchbricht die Einschränkungen des Brückendesigns und integriert parametrische Konstruktionsmethoden. Es kann nicht nur komplexe Formen herstellen, sondern auch die Formtechnologie nutzen, um Berechnungen rückzukoppeln und mit Designern zu interagieren, wodurch das Design freier, flexibler und flexibler wird. Multispace-Änderungen.

Als Druckmaterial für die Brücke wird Polymer PSA verwendet, zur Erhöhung der Festigkeit werden jedoch einige Glasfasern zugesetzt. Selbstverständlich kann auch Aluminiumlegierungspulver zum Drucken verwendet werden. PSA weist eine hohe Witterungsbeständigkeit, einen hohen Elastizitätsmodul, eine hohe Streckgrenze und Schlagzähigkeit auf und hält langfristiger Sonneneinstrahlung und Regen stand, während es gleichzeitig die Anforderungen von 3D-Druckmaterialien und Baumaterialien erfüllt. Die Brücke ist 15 m lang und wird Schicht für Schicht übereinander gelegt. Der Druck einer Schicht dauert 8 Stunden und kann mit einer Dicke von 4 mm und einer Länge von 15 m fertiggestellt werden. Die Tragfähigkeit der Brücke beträgt 250 kg/m2, und mindestens 4 Erwachsene pro Quadratmeter können gleichzeitig die Brücke überqueren.

Darüber hinaus fügte Shanghai im März dieses Jahres zwei 3D-gedruckte Brücken hinzu, eine Betonbrücke im Wisdom Bay Science and Technology Park an der Yunchuan Road Nr. 6. Die Brücke ist 26,3 m lang und 3,6 m breit und damit die längste Brücke der Welt. Die Brücke orientiert sich an der Struktur der alten Zhaozhou-Brücke in meinem Land und hat eine elegante Form. Das Gesamtprojekt der Brücke nutzt zwei Roboterarm-3D-Drucksysteme. Die Herstellung dauert nur 450 Stunden und die Kosten sind 34 % niedriger als bei herkömmlichen Brücken, was erhebliche Einsparungen bedeutet. Es spart Zeit, Personal und Materialkosten.

Die andere 3D-gedruckte Brücke ist die erste einziehbare Brücke meines Landes mit dem Namen „Wan Nianlun“. Im Juli dieses Jahres wurde es im „Starry Sky Elevated Park“ in der Wissenschafts- und Innovationsbucht der Wisdom Bay, Baoshan Jiaoyun, installiert. Das Pontic ist aus recycelbarem Carbonsäure-Polyester-Verbundmaterial bedruckt. Die Länge beträgt 9,34 m, die Breite 1,5 m und die Höhe 1,1 m. Die Gesamtmasse beträgt 850 kg. Er bietet Platz für 20 Erwachsene und ist in 9 dehnbare Segmente unterteilt. Es muss nur geöffnet und geschlossen werden. 1 Minute kann per Mobiltelefon-Bluetooth gesteuert werden. Beim Öffnen des Brückendecks werden die 9 Paneele aufgereiht. Wenn das Brückendeck eingefahren wird, werden die 9 Paneele gefaltet, um eine Vollmondform zu bilden. Besonders nachts leuchten die LED-Leuchten in den Paneelhandläufen, was äußerst blendend ist.

Mein Land ist das einzige Land der Welt, das die Laser-Rapid-Prototyping-Technologie für große Hauptlagerstrukturteile aus Flugzeugtitanlegierung beherrscht und die installierte Anwendung realisiert.

Bei der Entwicklung neuer Militärflugzeuge wie Trägerflugzeugen und Flugzeugen der vierten Generation hat die 3D-Drucktechnologie eine wichtige Rolle bei der Versuchsproduktion von tragenden Hauptkomponenten aus Titanlegierungen und Aluminiumlegierungen, einschließlich Fahrwerken, gespielt. Am 5. Mai 2020 beförderte der erfolgreiche Erstflug der Trägerrakete „Langer Marsch 5B“ in meinem Land ein bemanntes Testschiff der neuen Generation mit einem „3D-Drucker“ an Bord. Dies ist das erste Weltraum-3D-Druckexperiment meines Landes und das erste internationale 3D-Druckexperiment mit endlosfaserverstärkten Verbundwerkstoffen im Weltraum.

Typische ausländische 3D-gedruckte Produkte aus Aluminiumlegierungen

Einer der großen Vorteile von 3D-Druckern ist die Möglichkeit, Artikel in Echtzeit herzustellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die von ihnen hergestellten Artikel individuell angepasst werden können, sodass das Design zur Personalisierung und Anpassung leicht bearbeitet werden kann.

●Der Ring aus Aluminiumlegierung 6061 wurde von der American Meld Corporation (MELD) hergestellt. Im Jahr 2019 nutzte das Unternehmen seine ursprüngliche 3D-Drucktechnologie, um große Ringe mit einem Durchmesser von mehr als 1400 mm mit 6061-Aluminiumlegierungspulver zu drucken, was einen Meilenstein im Bereich des 3D-Drucks darstellt. Der Ring wird im Festkörperverfahren gedruckt, das Material erreicht bei der Verarbeitung nicht die Schmelztemperatur, die Eigenspannung im Produkt ist sehr gering und Größe und Form sind sehr raffiniert.

●Russische 3D-gedruckte Drohnen. Im Juni 2015 nutzte die Russian Technology Corporation die 3D-Drucktechnologie, um einen Drohnenprototyp aus Aluminium zu erstellen. Die Druckzeit beträgt 31 Stunden, die Masse 3,8 kg, die Flügelspannweite 2400 mm, die Fluggeschwindigkeit 90–100 km/h und die Ausdauer 1–1,5 Stunden.

●Boeing ist der erste internationale Hersteller von Luft- und Raumfahrtfahrzeugen, der die 3D-Drucktechnologie für die Flugzeugkonstruktion und -fertigung einsetzt. Mithilfe der 3D-Drucktechnologie wurden Hunderte verschiedener Kleinteile gedruckt. Im Jahr 2012 erwarb die General Electric Company (GE) Morris Technologies, das auf die Entwicklung der Lasersinter-Metallpulvertechnologie spezialisiert ist, um Teile für seine Motoren der Leap-Serie herzustellen. Pratt & Whitney investierte Millionen von Dollar, um gemeinsam mit der University of Connecticut ein 3D-Druckzentrum zu errichten. Die NASA nutzt 3D-Drucker zur Herstellung von Triebwerksteilen für Raumfahrzeuge und plant, die Druckausrüstung zur Internationalen Raumstation zu bringen, in der Hoffnung, dass Astronauten die Materialien in der Raumstation nutzen können, um direkt das zu produzieren, was sie benötigen, und das Zusatzmodell zu ändern, das vollständig von Bodenlieferungen abhängig ist.

Der Markt für 3D-Drucktechnologie ist nicht zu unterschätzen

Nach Angaben des japanischen Datenforschungsunternehmens Fuji Economic Research wird der globale 3D-Druckmarkt mit Harz und Metall als Rohstoffe von 118,6 Milliarden Yen im Jahr 2019 auf 183,3 Milliarden Yen im Jahr 2025 wachsen, was einer Steigerung von bis zu 50 % entspricht.

Laut einer Analyse von Fachzeitschriften hat sich der Einsatz der 3D-Drucktechnologie im Jahr 2020 versechs- bis siebenfach erhöht. Die USA, das Vereinigte Königreich und Deutschland sind die am häufigsten genutzten Länder. Allein im Jahr 2020 wird der Verkauf von 3D-Druckern 2 Millionen Einheiten übersteigen, und es wird geschätzt, dass der Absatz bis 2028 15 Millionen Einheiten überschreiten wird. Drucker sind viel günstiger geworden, die Geschwindigkeit ist deutlich gestiegen und Regulierungsbehörden haben immer mehr Komfort geboten und die Popularisierung dieser Technologie unterstützt ... Die verschiedenen Hindernisse, die ursprünglich die Förderung und Anwendung dieser Technologie behinderten, verschwinden nach und nach. Beispielsweise hat die US-amerikanische Food and Drug Administration Richtlinien für den 3D-Druck medizinischer Geräte herausgegeben. In Europa erfreuen sich Auftragsverarbeitungsdienstleistungen rund um den 3D-Druck immer größerer Beliebtheit.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die 3D-Drucktechnologie trotz des enormen Potenzials bei weitem nicht in der Lage ist, traditionelles Handwerk mit bestehenden technischen Gegebenheiten zu ersetzen, und dies auch in absehbarer Zeit nicht zu erreichen ist. Es handelt sich handwerklich um eine sehr gute und leistungsstarke Ergänzung. Natürlich ist das aus einer langfristigen Perspektive schwer zu sagen und in einzelnen Bereichen durchaus möglich. Wie „The Economist“ sagte: Die Auswirkungen großer Erfindungen waren damals unvorhersehbar, etwa die Dampfmaschine im Jahr 1750, der Druck im Jahr 1450 und Transistoren im Jahr 1950. Wir können immer noch nicht vorhersagen, wie 3D-Drucker die Welt auf lange Sicht verändern werden.

Die Ära des 3D-Drucks ist da

Der Bau entsprechender Projekte sollte genau folgen

Das Zeitalter des 3D-Drucks ist wirklich angebrochen. Viele Abteilungen sind bestens darauf vorbereitet, mit dem weltweiten Spitzenniveau Schritt zu halten. In einigen Bereichen hat der 3D-Druck meines Landes das führende Niveau erreicht, beispielsweise ist Chinas Laser-Fast-Molding-Technologie für Titanlegierungen bereits weltweit führend. Weltweit werden die Vereinigten Staaten auch im Jahr 2020 die meisten 3D-Drucker produzieren und kaufen, und mein Land ist das zweitgrößte Land, vor Japan und Deutschland. Laut Prognose relevanter Agenturen wird die globale 3D-Druckindustrie bis 2025 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von mehr als 20 % aufweisen. Der Autor geht davon aus, dass Chinas jährliche durchschnittliche Wachstumsrate 30 % oder mehr erreichen könnte.

Laut Statistiken relevanter Abteilungen liegen die industriellen Anwendungen der 3D-Drucktechnologie hauptsächlich in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Automobil, Medizin, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen, wissenschaftliche Forschung und anderen Bereichen. Aus der Perspektive spezifischer Anwendungszusammenhänge wird die 3D-Drucktechnologie immer noch hauptsächlich für Designmuster, Ausstellungsmodelle und den Formenbau eingesetzt. Auch der Anteil der direkten Teileverarbeitung ist von weniger als 4 % im Jahr 2003 auf etwa 50 % im Jahr 2020 rasant gestiegen. Schätzungen zufolge wird er im Jahr 2025 mehr als 80 % ausmachen.

Derzeit ist die 3D-Druckindustrie meines Landes von der Folgephase vor 2018 in die Parallellaufphase eingetreten. Im Jahr 2025 könnte sie zum weltweiten Marktführer in dieser Branche werden. Um dieses Ziel zu erreichen, ist der Autor der Ansicht, dass die folgenden Punkte getan werden sollten:

●Stärkung von Investitionen und wissenschaftlicher Forschung. Mehrere weitere nationale Forschungs- und Entwicklungseinheiten wie das National Engineering Laboratory and Research Institute of Metal Component Additive Manufacturing der Beijing University of Aeronautics and Astronautics werden eingerichtet, und das Eliteteam wird von Akademikern oder Wissenschaftlern geleitet, um Forschung und Entwicklung durchzuführen, da der Schlüssel zur Entwicklung der 3D-Druckindustrie in der Entwicklung von Talenten liegt. nähren.

●Die Gründung einiger hochpräziser 3D-Druckunternehmen unter der Führung der sozialistischen Marktwirtschaft auf geplante Weise, wie z. B. der Verbindungsring des Treibstofftanks des Raumfahrzeugs, die oberen und unteren Endkappen und sogar der Kastenkörper können mit 2219-Aluminiumlegierung gedruckt werden, und das Flugzeugfahrwerk ist Null. Die Teile können mit Titanlegierungen und Aluminiumlegierungen gedruckt werden. In der Eingangstür ziviler Flugzeuge stecken fast 50 in traditioneller Handwerkskunst gefertigte Teile. Wenn sie mithilfe der 3D-Drucktechnologie hergestellt werden, können sie in ein großes Teil integriert werden; Autoteile sind eine große Industrie und können gebaut werden. Für die Produktionslinie ist es am besten, mit Automobilherstellern zusammenzuarbeiten, um einige unabhängige 3D-Druckunternehmen zu gründen. Sie können auch Produktionswerkstätten oder Produktionslinien in bestehenden Aluminiumverarbeitungsbetrieben, Automobilfabriken usw. bauen. Egal, ob es sich um ein Kraftstofffahrzeug oder ein Fahrzeug mit neuer Energie handelt, es sind viele Teile und Komponenten in 3D verfügbar. Beim Prozessdruck können viele Teile des neuen Energiefahrzeugmotors 3D-gedruckt werden, und der Batteriekasten kann auch mit einer Aluminiumlegierung 3D-gedruckt werden.

Die Automobilindustrie ist einer der wichtigsten Anwendungsbereiche der 3D-Drucktechnologie und wird im Jahr 2020 einen Weltmarktanteil von 25 % ausmachen. Aus Sicht der konkreten Anwendungen liegt der Schwerpunkt grundsätzlich auf der Gestaltung des Prototypenbaus und der Formenbearbeitung im Produktionsprozess. Die meisten Materialien sind Aluminiumlegierungen. Mithilfe der 3D-Drucktechnologie zur Unterstützung von Design und Tests kann der Produktentwicklungszyklus erheblich verkürzt und die Kosten für Testproduktion und Tests gesenkt werden. Beispielsweise hat General Motors (GM) bis 2020 mehr als 50.000 Teile und Formen mit 3D-Drucktechnologie gedruckt, und Hyundai aus Südkorea und BMW aus Deutschland haben bereits 3D-Drucktechnologie eingesetzt. Neuwagenentwicklung.

●Der Markt für medizinische Geräte und „Bioprinting“ freut sich

Die medizinische Industrie ist ein großer Markt mit individuellem Bedarf und es ist schwierig, Standardisierung und Massenproduktion durchzuführen. Genau darin liegt der Vorteil der 3D-Drucktechnologie. Heutzutage wird die 3D-Drucktechnologie erfolgreich in den Bereichen Hörgeräteherstellung, Kieferorthopädie und Restaurierung sowie Herstellung künstlicher Gliedmaßen eingesetzt und ist recht ausgereift. 3D-gedruckte Zahnbrücken sind präziser und präziser und sind bequemer und schneller als herkömmliche Herstellungsverfahren. Ebenso kann durch den Einsatz der 3D-Drucktechnologie die Reproduktion der verbleibenden Gliedmaßen gut realisiert werden, und die hergestellten Prothesen entsprechen besser dem menschlichen Körper. Im Jahr 2020 gab es in Europa mehr als 48.000 Patienten, die 3D-gedruckte Knochen aus Titanlegierung verwendeten. Ein Krankenhaus in den Vereinigten Staaten hat bis zu 75 % der beschädigten Knochen von Patienten durch 3D-gedruckte Schädel ersetzt, was keine Auswirkungen auf das normale Leben der Patienten hat.

Die 3D-Drucktechnologie kann auch verwendet werden, um den Zustand des Patienten zu verstehen und die Kommunikation zwischen Arzt und Patient zu unterstützen. Beispielsweise kann ein 3D-Drucker ein dreidimensionales Knochenmodell eines Patienten drucken. Ärzte können das Modell nutzen, um den Behandlungsprozess zu besprechen und dem Patienten den Operationsplan mitzuteilen; Das medizinische Personal kann durch die 3D-gedruckten Nachbildungen auch etwas über die innere Struktur der Organe des Patienten erfahren und an diesen Nachbildungen auch chirurgische Eingriffe simulieren.

3D-gedruckte Modelle oder unbelebte Prothesen sind nur der Anfang. Am faszinierendsten ist es, aktive Gewebe und Organe direkt zu drucken, also „Bioprinting“. Konkret wird das Skelett gedruckt und Stammzellen auf dem Skelett kultiviert, um die Bildung von Gewebe zu induzieren; Eine weitere Methode besteht darin, Gewebe und Organe für die Transplantation direkt auszudrucken; Eine weitere Methode besteht darin, aktive Gewebe und aktive Organe direkt in den menschlichen Körper zu drucken, wobei sogar der Implantationsprozess entfallen kann.

●Es gibt immer mehr 3D-gedruckte Gebäude auf der Welt. Gebäude sind eine große Sache, aber ein Haus kann mithilfe der 3D-Drucktechnologie in 10 Tagen gebaut werden. Die 3D-Drucktechnologie wurde ursprünglich hauptsächlich zur Herstellung von Designmodellen eingesetzt, doch mittlerweile können damit auch komplexe Strukturen ausgedruckt werden, was die Vorstellungskraft des Designers enorm erweitert. Im Januar 2014 wurden im Suzhou Industrial Park mehrere 3D-gedruckte Gebäude enthüllt, darunter eine 1100 m² große Villa und ein sechsstöckiges Wohngebäude. Ihre Wände werden von großen 3D-Druckern übereinandergelegt und bemalt, und die zum Drucken verwendete „Tinte“ besteht aus Bauschutt; Am 17. Juli 2015 erschienen in Xi'an 3D-gedruckte modulare Villen aus neuem Material. Der Druck dieser Hardcover-Villa dauert nur 3 Stunden und Sie können mit Ihrem Gepäck einziehen, solange Sie die Möbel anbringen.

Bei 3D-gedruckten Gebäuden entsteht fast kein Bauschutt und jede gedruckte Wohneinheit kann den CO2-Ausstoß um 2-3 Tonnen reduzieren. Einige architektonische 3D-Drucksysteme können die Arbeit von 10 bis 20 Arbeitern in verschiedenen Branchen erledigen und 24 Stunden am Tag ohne Pause arbeiten, was Entwicklern mehr Zeit und Kosten sparen kann.

Das Obige stellt nur einige Aspekte der Anwendung der 3D-Drucktechnologie vor. Tatsächlich gibt es unzählige Gegenstände, die gedruckt werden können, wie zum Beispiel lebende Roboter, die Herstellung verschiedener Lebensmittel und Getränke, künstliches Fleisch usw. Sie können einen Drucker in der Küche aufstellen, um personalisierte Lebensmittel herzustellen. Das 3D-gedruckte vegetarische Steak von Redefine Meat, Israel; Im Bereich elektronischer Geräte gibt es unzählige Bauteile, die gedruckt werden können. Der erste 3D-gedruckte Laptop wurde 2015 auf den Markt gebracht und jeder kann ihn in seinem Wohnzimmer drucken. Eigene Artikel und der Preis beträgt nur 50 % der traditionellen Produkte; Bedruckte Kleidung und Bekleidung, mit 3D-Technologie hergestellte Kleidung, haben nicht nur ein neuartiges Aussehen, sondern auch eine bequeme Passform, das Design und der Druck von Unterwäsche und High Heels sind äußerst einfallsreich.

Kurz gesagt handelt es sich bei der 3D-Drucktechnologie um eine Art Hightech mit großem Entwicklungspotenzial. Mein Land legt großen Wert darauf. Im August 2015 leitete Li Keqiang, Mitglied des Ständigen Ausschusses des Politbüros des Zentralkomitees der KP Chinas und Ministerpräsident des Staatsrates, einen Sondervortrag des Staatsrates, um das Problem der Beschleunigung der Entwicklung fortschrittlicher Fertigung und des 3D-Drucks usw. zu erörtern. Seitdem haben Regierungen aller Ebenen sowie Unternehmen und Institutionen die Anweisungen des Zentralkomitees der Partei und des Staatsrates ernsthaft umgesetzt, die 3D-Drucktechnologie energisch weiterentwickelt und fruchtbare Ergebnisse erzielt.

Die Herstellungstechnologie von D-Printing-Produkten steht weltweit an erster Stelle, aber im Allgemeinen besteht immer noch eine gewisse Lücke zu den Vereinigten Staaten, Deutschland, Japan, Israel und anderen Ländern, die übertroffen werden muss, insbesondere in den Bereichen Forschung und Entwicklung sowie Innovation. Um das Jahr 2025 herum wird mein Land das weltweit größte, fortschrittlichste und fortschrittlichste Land in der Herstellung von 3D-Druckern und 3D-Druckprodukten in verschiedenen Bereichen sein.