4 cách mà công nghệ in 3D bằng gốm đang mở đường cho tương lai

Ngày tạo: 21/09/2020 3:37:37 CH

In 3D bằng gốm luôn là một ứng dụng phổ biến của gia công đắp lớp, nhưng vẫn có lợi nhuận tương đối khi so sánh với nhựa nhiệt dẻo hoặc kim loại. Đương nhiên, kim loại và chất dẻo khá phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi chúng chiếm nhiều hơn trong thế giới gia công đắp lớp. Mặc dù gốm sứ là hầu hết các thiết bị điện hàng ngày của chúng ta, nhưng trong gia công đắp lớp lại hiếm khi được sử dụng. Tuy nhiên, công nghệ in 3D gốm sứ đang ngày càng phổ biến và có thể khá ấn tượng, như các dự án nghiên cứu gần đây đã chứng minh.

 

Vì vật liệu gốm (chẳng hạn như đất sét hoặc hợp chất silicon) có một số đặc tính độc đáo, các thành phần công nghệ in 3D có thể hiệu quả. Ví dụ, những công nghệ như vậy có thể có các ứng dụng y tế quan trọng, đặc tính điện hoặc khả năng nâng cao một số loại dạng sóng nhất định. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nghiên cứu bốn ví dụ đáng kinh ngạc về các ứng dụng như vậy từ các ngành công nghiệp khác nhau.

 

Thiết bị năng lượng gốm in 3D

 

 

Gốm sứ là vật liệu hữu ích để tạo ra pin oxit rắn được hỗ trợ bởi các chất điện phân khác nhau. Theo truyền thống, loại SOEC (chất điện phân oxit rắn) này có những hạn chế nhất định về hình dạng và hình thức vật lý. Tuy nhiên, in 3D cho phép các nhà thiết kế phá vỡ những trở ngại này và tạo ra các hình dạng mới có thể cung cấp các giải pháp năng lượng tùy chỉnh đơn giản. Như trong hình trên, pin bên phải (được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Năng lượng Catalan) cung cấp một dạng sóng có thể tăng hiệu suất của pin nhiên liệu và chế độ đồng điện phân lên 57%.

 

Phương pháp sản xuất này không chỉ tốt trong việc sản xuất hình dạng này mà còn cung cấp khả năng tùy chỉnh hàng loạt, tạo mẫu nhanh và phát triển nhiều mô hình có cấu hình khác nhau, có thể có lợi cho thiết bị tiết kiệm năng lượng. Đây là một phong cách thiết kế hoàn toàn mới sẽ không thể thực hiện được nếu không có chế tạo phụ gia và khả năng tạo ra những hình dạng độc đáo một cách nhanh chóng và dễ dàng.

 

Tương tự, một thử nghiệm khác cho thấy in SLA có thể tạo ra các cấu trúc gấp nếp này, do đó cải thiện hiệu quả của pin nhiên liệu và pin thủy phân. Việc sản xuất các thí nghiệm này được thực hiện bằng CERAMAKER từ 3DCeram. Các nhà nghiên cứu kỳ vọng rằng những thiết kế này sẽ có "tác động rất lớn đến pin oxit rắn trong tương lai và các thiết bị lưu trữ hoặc chuyển đổi năng lượng ở trạng thái rắn rộng hơn."

 

Cấy ghép y tế bằng gốm in 3D

 

 

Mặc dù tất cả các hình thức in 3D và ngành y tế có sự hợp nhất đáng kể, nhưng in 3D gốm cung cấp những lợi thế độc đáo cho nhiều lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Admatec và CAM Bioceramics là một ví dụ về điều này, họ đã phát triển gốm sứ có thể hấp thụ để phát triển xương. Bằng cách sử dụng hydroxyapatite, Admatec và các đối tác của mình có thể sản xuất các mô cấy có thể hấp thụ sinh học, dành riêng cho bệnh nhân với cấu trúc và hình học lỗ chân lông xác định. Sử dụng gốm sinh học như vậy, họ cũng có thể tạo ra các kênh, hình học, cấu trúc mạng lưới và tổ ong phức tạp hơn để đưa các đặc tính cơ học khác nhau vào thiết bị cấy ghép và y tế.

 

Công ty sản xuất phụ gia gốm của Áo Lithoz cũng đã dành nhiều thời gian và kinh phí nghiên cứu để phát triển các sản phẩm nha khoa và cấy ghép. Về mặt này, gốm sứ không chỉ có độ bền cao và duy trì tính ổn định trong khi sở hữu các tính chất cơ học cao mà gốm sứ in 3D còn có chất thải vật liệu thấp hơn, khả năng tùy biến cao hơn và tự do thiết kế hơn. Mặc dù nhiều công ty đang chờ đợi chứng nhận ISO, công ty gốm sứ mà Lithoz sử dụng cũng đã được tối ưu hóa về mặt y tế.

 

Một ví dụ khác về gốm sứ trong lĩnh vực y tế là các mảng vi cực, có thể được sử dụng làm đầu dò trong các ứng dụng hình ảnh y tế và đánh giá không phá hủy. So với các phương pháp sản xuất truyền thống, các trụ này dễ sản xuất hơn theo cách này và cung cấp các hình dạng thay thế tốt hơn. Các phần tử chính của mảng thường được thiết kế để có các hình dạng hình học đơn giản hơn, chẳng hạn như hình khối hoặc hình chữ nhật, điều này giới hạn phạm vi ứng dụng tiềm năng. In nổi dựa trên công nghệ chiếu hình ảnh mặt nạ (MIP-SL) đặc biệt hữu ích trong việc tạo ra các cấu trúc như vậy.

 

Gốm sứ in 4D & cảm biến tốt hơn

 

 

In gốm sứ cũng đã đạt được sự phát triển đáng kể trong các ứng dụng liên quan đến sự phát triển của các loại cảm biến. Điều này có thể thấy trong các ngành như truyền thông, phát triển mạng 5G và thậm chí cả du hành vũ trụ. Một trong những dự án được cung cấp bởi Đại học Thành phố Hồng Kông và gốm in 4D của trường, có thể thay đổi hình dạng, đặc điểm và kích thước theo các kích thích bên ngoài.

 

Ngoài các đặc tính cơ học này, gốm sứ 4D có tổn thất điện môi thấp và có thể được thiết kế để có các đặc tính điện môi và độ ổn định nhiệt tuyệt vời. Do đó, họ có xu hướng sản xuất các sản phẩm điện tử hoặc cảm biến có ưu điểm vượt trội, đó là các bộ phận kim loại có thể dễ dàng thêm vào chúng. Chúng cũng mang lại rất nhiều đặc tính từ tính và hấp thụ. Điều này thậm chí còn mang lại cho chúng tiềm năng khá tốt để làm vật liệu cho điện thoại di động và bộ định tuyến.

 

Nhóm nghiên cứu Hồng Kông đã phát triển loại gốm này, đây là một vật liệu rất linh hoạt có thể được in một cách chính xác. Bản thân vật liệu này sử dụng hỗn hợp gốm sứ và polyme để làm cho cấu trúc của nó linh hoạt và dễ uốn hơn, nhưng có độ bền cao. Ngoài tất cả các khả năng kéo dài đáng mơ ước, loại gốm này còn có khả năng chịu nhiệt độ cao. Không có gì ngạc nhiên khi các nhà nghiên cứu coi chúng là sự lựa chọn lý tưởng cho thiết bị sưởi phi kim loại và công nghệ đẩy.

 

Các nhà nghiên cứu cũng đã sử dụng gốm có thể co giãn và bền để phát triển các sản phẩm điện tử áp điện mới. Chúng rất hữu ích trong việc sản xuất các cảm biến cho hình ảnh âm thanh và thu năng lượng và nhiều ứng dụng khác. Những công nghệ như vậy đã gặp phải trở ngại trong các phương pháp sản xuất truyền thống như khắc và làm mờ, trong khi in 3D cho phép tạo ra các hình học phức tạp với độ phân giải cao. Một nhược điểm lớn khác của sản xuất truyền thống là ứng suất cơ học do quá trình gia công truyền thống gây ra sẽ dẫn đến sự kéo ra khỏi các hạt tinh thể, giảm độ bền và khử cực ở một số khía cạnh của sản phẩm, dẫn đến hiệu suất của thiết bị áp điện giảm đáng kể. Ngược lại, các thiết kế in 3D khác nhau có thể được cung cấp bởi các nhà sản xuất và dịch vụ tạo mẫu nhanh cũng có thể được cung cấp với tốc độ nhanh hơn và xử lý hậu kỳ thủ công ít hơn nhiều (nếu có).

 

Quang học in gốm

 

 

Gốm sứ trong suốt được sử dụng rộng rãi trong thiết bị quang học và gốm sứ in 3D đang bước vào ngành công nghiệp quan trọng này. Những lợi thế chính mà in 3D mang lại trong quá trình sản xuất cụ thể này là tự động hóa và độ chính xác được cải thiện. Theo truyền thống, việc sản xuất các thiết bị quang học bao gồm cả quy trình thủ công và tự động, rất tốn công sức và dễ xảy ra lỗi. Đây không phải là trường hợp của sản xuất phụ gia, mang lại tốc độ nhanh hơn và tạo mẫu quang học gốm in 3D nhanh hơn.

 

Ngoài ra, việc sử dụng các phương pháp khác (như phay) để sản xuất quang học và gương có thể lãng phí đến 80% vật liệu - ngoài việc có nhiều ưu điểm chung, AM còn có ưu điểm là giảm trọng lượng, hình dạng phức tạp và rút ngắn thời gian giao hàng, do đó Giảm chi phí và giảm rủi ro của toàn bộ quá trình sản xuất. Giống như các chương trình và quy trình do 3DCeram phát triển, các nhà thiết kế có thể tùy chỉnh quang học của họ theo nhiều cách khác nhau để tạo ra các hình dạng mới lạ.

 

Ngoài ra, điều này cho phép các thiết bị quang học được làm bằng nhiều vật liệu gốm, đôi khi chỉ với một máy. Từ các ứng dụng hàng không vũ trụ đến laser năng lượng cao, những vật liệu này có thể thay đổi các đặc tính cơ học và cung cấp cho các thiết bị quang học những chức năng khác nhau. Các vật liệu khác nhau có thể cung cấp cho các công cụ quang học các đặc tính cơ và nhiệt, độ cứng và mật độ khác nhau, và các đặc tính khác.

 

Ngoài ra còn có các phương pháp in 3D nhanh hơn, chẳng hạn như kỹ thuật in lập thể bằng gốm hoặc thủy tinh, có thể tạo ra các thiết bị quang học như vậy trong vòng 5 giờ. Chúng cũng cung cấp khả năng làm rỗng tiết diện, cho phép các thiết bị quang học có các chức năng khác nhau, khiến chúng trở nên hữu ích trong nhiều ngành như y sinh, hệ thống kết cấu hoặc năng lượng. Họ thậm chí có thể tạo ra các cấu trúc phức tạp bên trong để tăng sức mạnh mà không cần thêm trọng lượng.

 

Không khó để hiểu tại sao ngày càng có nhiều công ty và cơ sở chuyển sang sử dụng các phương pháp gốm sứ mới để đạt được chất lượng tuyệt vời, tiết kiệm thời gian và hiệu quả về chi phí. Tất cả các tính năng này làm cho in gốm đi đầu, thể hiện tiềm năng của nó trong các ứng dụng công nghiệp và y tế.

 

Nguồn: 3dprint

 

Data Design Việt Nam

https://datadesign.vn/

---

Tags: data design data design viet nam ddv CAM Software rhinocam rhino cad cam rhinocam price rhinocam for rhino 6 mecsoft rhinocam