5 proiecte viitoare în fabricarea aditivă
Proiectarea aditivă și procesele de fabricație sunt catalizatori pentru inovații tehnice sau chiar revoluții. Proliferarea producției aditive va avea un impact semnificativ și perturbator asupra unor industrii. Am reunit cinci cazuri care arată unde poate merge călătoria.
1. Relativitate - rachete, motoare și cea mai mare imprimantă metalică 3D din lume
Compania din California, Relativity, a dezvoltat o imprimantă 3D de auto-învățare care poate imprima rachete întregi, inclusiv motoare, în decurs de 60 de zile. Scopul este de a pune pe orbită prima rachetă complet imprimată 3D până în 2020.
Din punctul de vedere al relativității, acestea sunt primele și singurele care folosesc fabricarea aditivă în fiecare etapă de fabricație. În comparație cu o rachetă convențională, care durează aproximativ 18 luni pentru a fi construită, Teran-Rachetă gata pentru lansare în doar 60 de zile. Producția rapidă este favorizată și de faptul că Teran sute de componente mai puțin necesare decât rachetele comparabile care sunt produse în mod tradițional.
Rachetele sunt fabricate pe Stargate, conform propriei declarații, cea mai mare imprimantă 3D pentru metal. Stargate nu este doar mare, ci și inteligent. Imprimanta evaluează independent datele colectate în timpul și după producție și își optimizează procesele în consecință.
În cazul în care relativitatea lansează cu succes prima rachetă în 2020 și își păstrează predicțiile pentru o producție mai rapidă și mai ieftină de rachete, rachetele tipărite 3D ar putea deveni noul standard industrial.
2. Siemens și Hackrod - mașini de vis individuale
Siemens și start-up-ul american Hackrod lucrează la mașini de vis personalizate pe care clientul le configurează folosind o aplicație și apoi create direct pe imprimanta 3D. „La Bandita” este primul rezultat al acestei cooperări. Conceptul prezentat în 2018 a fost conceput cu software de la Siemens și produs în mare parte pe o imprimantă 3D de dimensiuni de garaj.
Odată cu proiectul, cele două companii doresc să transmită o viziune asupra viitoarelor procese de proiectare și fabricație. „Hackrod oferă un model complet nou de producție industrială”, spune Tom Tengan, director la Siemens Digital Enterprise din California. „În viitor, acest lucru poate oferi companiilor mijlocii, în special, posibilitatea de a aduce pe piață produse inovatoare, personalizate, fără linii mari de producție.”
Pentru acest proiect, Hackrod se bazează pe o nouă platformă digitală de la Siemens. Această platformă include software-ul cu care a fost creat șasiul „La Bandita”. Software-ul este echipat doar cu condiții de bază, cum ar fi dimensiunile carcasei, și generează cel mai bun design posibil din aceasta. Cu cât algoritmul are mai mult timp pentru a calcula structura suport, cu atât strungurile devin mai organice.
3. Bioprintarea - organe și țesuturi imprimate
Cercetătorii de la Universitatea din Tel Aviv au imprimat o inimă umană din celulele unui pacient în doar 3 ore. Cu toate acestea, inima are doar 2,5 cm lungime, aproximativ aceeași dimensiune ca inima unui iepure.
Deși inima este prea mică pentru un om, aceasta ilustrează potențialul fabricării aditive în domeniul fabricării organelor. Este prima inimă imprimată 3D cu toate componentele esențiale, adică camere, atrii și vase de sânge. Deoarece inima tipărită constă în întregime din propriile sale celule, nu este nevoie de un donator, iar forma și funcția pot fi adaptate individual.
Pe termen lung, cercetătorii doresc să răspundă nevoii de donare de organe cu organe imprimate 3D. Vor trece câțiva ani până când se va întâmpla efectiv. Potențialul enorm al bioimprimării în diferitele sale forme poate fi deja văzut în mod clar. De exemplu, o echipă de la Institutul Frauenhofer și Universitatea din Stuttgart a reușit să producă cerneală osoasă capabilă să formeze țesut osos nou în zonele din schelet unde oasele sunt deteriorate.
4. Aviație - fabricația aditivă face aeronavele mai economice
Grupul Airbus EADS și EOS au dorit să investigheze modul în care fabricarea aditivă a unei componente ar schimba consumul total de energie pentru această piesă instalată pe A320. Balamalele de aterizare fabricate în mod convențional au fost comparate cu cele care au fost fabricate aditiv folosind procesul DMLS (sinterizare directă cu laser metalic).
În primul rând, balamalele turnate în oțel au fost comparate cu piesele fabricate suplimentar cu o nouă construcție din titan. Noile balamale sunt mai ușoare și reduc astfel consumul de energie și poluarea mediului. Datorită designului îmbunătățit, greutatea aeronavei poate fi redusă cu aproximativ 10 kg. Pentru întreaga fază de fabricație și funcționare, consumul de energie al componentei a fost redus cu 40%. În plus, consumul de materii prime ar putea fi redus cu 25% în comparație cu procesul de turnare a investiției.
Acest proiect arată că fiecare kilogram este important în industria aviației și că chiar și modificările mici pot avea un impact mare. Un A320 poate cântări până la 73.500 kg, deci există încă un mare potențial de economii. Viitoarele generații de aeronave ar putea beneficia și mai mult de avantajele producției aditive dacă imprimarea 3D este utilizată într-un stadiu incipient. Doar atunci când imprimarea 3D este luată în considerare ca un posibil proces de fabricație în timpul fazei de brainstorming, inginerii de proiectare și dezvoltatorii se regândesc. Doar
atunci întregul potențial al acestei tehnologii poate fi exploatat.
5. Alimente - Pizza and Co. de la imprimanta 3D
Cercetătorii de la Creative Machines Lab de la Columbia University lucrează la dezvoltarea unei imprimante special pentru producția de alimente. Vă puteți gândi la pastele, gelurile, pulberile și ingredientele lichide comestibile (de exemplu, ouă, unt și proteine) ca domenii de aplicare. În prezent, alimentele tipărite, de exemplu o pizza, sunt încă încălzite cu un laser separat. În viitor, atât tipărirea, cât și încălzirea ar putea fi realizate cu un dispozitiv specializat.
Dacă doriți să coaceți un tort personal de ziua de naștere în viitor, ar putea merge așa: începeți imprimanta 3D în bucătărie, încărcați recipientele pentru ingrediente cu ciocolată, marțipan, făină etc., selectați dimensiunea, forma și culoarea și plecați se întâmplă. Puteți adapta fiecare piesă individual la alergiile respective, preferințele sau intoleranțele oaspeților dvs.
Cu această tehnologie, pot fi produse alimente care pot fi perfect adaptate nevoilor consumatorilor lor. Pentru sportivii profesioniști sau bolnavii cronici care au nevoie de o dietă specială, imprimantele alimentare 3D ar putea fi o alternativă în viitorul apropiat.