कंपोजिट उन्नत उपकरण - 3डी प्रिंटिंग

1. 3डी प्रिंटिंग कंपोजिट उपकरण का अवलोकन

3डी प्रिंटिंग तकनीक, एक क्रांतिकारी एडिटिव विनिर्माण पद्धति के रूप में, विनिर्माण उद्योग में तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है। सामग्रियों को परत-दर-परत ढेर करके, यह पारंपरिक सांचों की आवश्यकता के बिना तेजी से जटिल सटीक भागों का निर्माण करने, उत्पादन चक्र को छोटा करने, सामग्री के उपयोग में सुधार करने, लागत कम करने और जटिल भागों की तैयारी में पारंपरिक विनिर्माण प्रौद्योगिकी की सीमाओं को तोड़ने में सक्षम है। विशेष रूप से जटिल भागों की छोटी मात्रा के उत्पादन और डिजाइन अनुकूलन में, 3डी प्रिंटिंग तकनीक ने मजबूत बाजार प्रतिस्पर्धात्मकता का प्रदर्शन किया है और विनिर्माण नवाचार को बढ़ावा देने में एक प्रमुख शक्ति बन गई है।

मिश्रित सामग्री भी आधुनिक विनिर्माण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिसमें आमतौर पर विभिन्न गुणों वाली दो या दो से अधिक सामग्रियां शामिल होती हैं, और अनुपात और संरचना के अनुकूलन के माध्यम से, वे पूरक प्रदर्शन और वृद्धि प्राप्त करते हैं। इनकी विशेषताएँ उच्च शक्ति, कम घनत्व, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध आदि हैं। इनका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव विनिर्माण, चिकित्सा उपकरणों और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जो वजन कम करने, दक्षता में सुधार करने और संरचनात्मक ताकत और प्रदर्शन को बढ़ाने में मदद करते हैं।

उच्च परिशुद्धता, उच्च प्रदर्शन वाले भागों की बढ़ती मांग के साथ, 3डी प्रिंटिंग तकनीक और मिश्रित सामग्री का संयोजन एक अपरिहार्य प्रवृत्ति बन गया है। डी प्रिंटिंग मिश्रित उपकरण तेजी से और सटीक रूप से मिश्रित भागों का निर्माण कर सकते हैं और विनिर्माण उद्योग के परिवर्तन और उन्नयन को बढ़ावा दे सकते हैं। यह तकनीक न केवल उच्च-स्तरीय क्षेत्रों में जटिल भागों की सख्त आवश्यकताओं को पूरा करती है, बल्कि वैज्ञानिक अनुसंधान और शिक्षा, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और सांस्कृतिक रचनात्मकता जैसे अन्य क्षेत्रों के लिए भी नवीन अवसर लाती है।

वर्तमान में, विभिन्न प्रकार की 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियां विकसित की गई हैं, जैसे स्टीरियोलिथोग्राफी (एसएलए), सेलेक्टिव लेजर सिंटरिंग (एसएलएस), और फ्यूज्ड डिपोजिशन मोल्डिंग (एफडीएम)। एफडीएम तकनीक कम लागत, सरल तैयारी प्रक्रियाओं और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए प्रयोज्यता के अपने फायदे के कारण बाजार में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियों में से एक बन गई है। पॉलिमर 3डी प्रिंटिंग प्रक्रिया कम मुद्रण लागत, कम ऊर्जा खपत, बड़े आकार और उच्च मुद्रण दर की ओर बढ़ रही है, धीरे-धीरे बड़े पैमाने पर उत्पादन का एहसास कर रही है और पारंपरिक प्लास्टिक उत्पादन प्रक्रियाओं के साथ प्रतिस्पर्धा कर रही है। पाउडर बेड प्रक्रियाओं को प्लास्टिक भागों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए लागू किया गया है, जबकि डीएलपी और सीएलआईपी जैसी तेज फोटोपॉलीमराइजेशन प्रौद्योगिकियां छोटे बैच के उत्पादन के लिए फोटोपॉलीमराइजेशन 3डी प्रिंटिंग को सक्षम कर रही हैं, जो कम ऊर्जा खपत और उच्च भाग प्रदर्शन वाली प्रक्रियाओं पर ध्यान केंद्रित कर रही हैं। मटेरियल एक्सट्रूज़न 3डी प्रिंटिंग प्रक्रिया भी परिपक्वता की ओर बढ़ रही है, विकास के लिए उच्च गति, बड़े पैमाने के उपकरण का उपयोग किया गया है।

2. उद्योग विकास का अवलोकन

2.1 3डी प्रिंटिंग मिश्रित सामग्री उपकरण विकास इतिहास

घरेलू 3डी प्रिंटिंग तकनीक का विकास इतिहास विज्ञान और प्रौद्योगिकी के एक शानदार महाकाव्य की तरह है, जो अनगिनत अग्रदूतों के ज्ञान और साहस को दर्ज करता है और चीनी विज्ञान और प्रौद्योगिकी की महान छलांग का गवाह है, दुनिया का पहला 3डी प्रिंटिंग पेटेंट जापान में पैदा हुआ था, जिसने विज्ञान और प्रौद्योगिकी की एक चिंगारी की तरह, वैश्विक 3डी प्रिंटिंग तकनीक के विकास के लिए एक प्रेयरी आग प्रज्वलित की। चीन में, प्रोफेसर यान योंगनियन ने 1988 में सिंघुआ विश्वविद्यालय में लेजर रैपिड प्रोटोटाइपिंग सेंटर की स्थापना की, जो चीन की रैपिड प्रोटोटाइप तकनीक का संस्थापक बन गया और चीन की 3डी प्रिंटिंग तकनीक के विकास के लिए एक ठोस नींव रखी। तब से, चीन में 3डी प्रिंटिंग तकनीक के विकास की गति धीरे-धीरे तेज हो गई है। चीन की पहली 3डी प्रिंटिंग कंपनी की स्थापना की गई, जिससे चीन के 3डी प्रिंटिंग उद्योग की आधिकारिक शुरुआत हुई।

21वीं सदी में, चीन की 3डी प्रिंटिंग तकनीक ने और अधिक तेजी से विकास की शुरुआत की है। हुआज़होंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के प्रोफेसर शी युशेंग टीम ने सफलतापूर्वक एक औद्योगिक ग्रेड 1.2mx1.2 मीटर एडिटिव विनिर्माण उपकरण विकसित किया है, जो उस समय दुनिया का सबसे बड़ा कार्य क्षेत्र था, जो बड़े पैमाने पर 3डी प्रिंटिंग उपकरण निर्माण के क्षेत्र में चीन की उत्कृष्ट ताकत को उजागर करता है। प्रोफेसर शी युशेंग टीम, 2011 में, प्रो. शी युशेंग की टीम ने, अपनी उत्कृष्ट तकनीक के आधार पर, एयरबस और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के लिए हवाई जहाजों, उपग्रहों और एयरो इंजनों के लिए बड़े और जटिल टाइटेनियम मिश्र धातु भागों के कास्टिंग मोम के सांचे बनाए, अंतरराष्ट्रीय उच्च अंत एयरोस्पेस क्षेत्र में चीन की 3 डी प्रिंटिंग तकनीक को लागू किया और अंतरराष्ट्रीय प्रशंसा जीती, चीन 3 डी प्रिंटिंग एलायंस की औपचारिक रूप से स्थापना की गई, जो चीन की पहचान है। 3डी प्रिंटिंग उद्योग ने संयुक्त विकास और सहयोगात्मक नवाचार के एक नए चरण की ओर बढ़ना शुरू कर दिया है, और तकनीकी आदान-प्रदान, संसाधन एकीकरण और बाजार विस्तार, संसाधन एकीकरण और बाजार विस्तार के लिए एक नए मंच का निर्माण किया है। 2017 में, शीआन झिमोंग ने चीन का पहला ई{{19}बीम मेटल 3डी प्रिंटिंग सिस्टम, ZcompleX3 लॉन्च किया, जिसने चीन के ई-बीम मेटल 3डी प्रिंटिंग क्षेत्र में तकनीकी अंतराल को भर दिया, जिससे चीन एक नई ऊंचाई तक पहुंचने में सक्षम हो गया। 2018 में, कुनमिंग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सेंटर ने उस समय की सबसे बड़ी एकल 3डी प्रिंटिंग मशीन के उत्पादन का सफलतापूर्वक परीक्षण किया। टाइटेनियम मिश्र धातु 3डी प्रिंटिंग तकनीक में क्षमता के साथ, चाइना एकेडमी ऑफ स्पेस टेक्नोलॉजी (सीएएसटी) ने पहला "अंतरिक्ष में 3डी प्रिंटिंग" प्रयोग सफलतापूर्वक पूरा किया, जो निरंतर फाइबर प्रबलित समग्र सामग्री का दुनिया का पहला 3डी प्रिंटिंग प्रयोग भी है, जो एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में चीन के पहले 3डी प्रिंटिंग प्रयोग को चिह्नित करता है। 2020 में, चाइना एकेडमी ऑफ स्पेस टेक्नोलॉजी ने पहला "अंतरिक्ष में 3डी प्रिंटिंग" प्रयोग सफलतापूर्वक पूरा किया, जो निरंतर फाइबर प्रबलित समग्र सामग्रियों की दुनिया की पहली 3डी प्रिंटिंग भी है, जो एयरोस्पेस के क्षेत्र में 3डी प्रिंटिंग तकनीक के अनुप्रयोग में एक बड़ी सफलता है, और भविष्य के अन्वेषण और अंतरिक्ष के विकास के लिए एक नया तकनीकी साधन प्रदान करती है।

2.2 समग्र सामग्री उपकरण की विकास स्थिति

आज के विज्ञान और प्रौद्योगिकी क्षेत्र में मिश्रित सामग्रियों का अनुप्रयोग व्यापक और गहराई वाला माना जाता है, और इसके अद्वितीय प्रदर्शन लाभ इसे कई उद्योगों में एक अनिवार्य महत्वपूर्ण सामग्री बनाते हैं। एयरोस्पेस के क्षेत्र में, मिश्रित सामग्रियों ने प्रारंभिक गैर-भार-वहन संरचना से लेकर आज की मुख्य भार-वहन संरचना तक एक बड़े परिवर्तन का अनुभव किया है। उदाहरण के लिए, पंखों और धड़ों के निर्माण में, कंपोजिट के अनुप्रयोग ने न केवल विमानों के वजन को नाटकीय रूप से कम कर दिया है, बल्कि उनकी संरचनात्मक ताकत और स्थायित्व में भी काफी सुधार हुआ है। रक्षा उद्योग के क्षेत्र में कंपोजिट भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हल्के बख्तरबंद वाहन, स्टील्थ विमान, मिसाइलें और रॉकेट और अन्य उपकरण व्यापक रूप से मिश्रित सामग्रियों में उपयोग किए जाते हैं, इसकी उच्च शक्ति, कम घनत्व, अच्छे स्टील्थ प्रदर्शन और अन्य विशेषताओं के कारण, उपकरणों की युद्ध प्रभावशीलता और उत्तरजीविता को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है। नई ऊर्जा वाहनों, ऊर्जा भंडारण, फोटोवोल्टिक और अन्य उभरते क्षेत्रों में, मिश्रित सामग्रियों ने भी आवेदन की काफी संभावनाएं दिखाई हैं। नई ऊर्जा वाहनों के निर्माण में, मिश्रित सामग्री का उपयोग बॉडी, बैटरी शेल और विनिर्माण के अन्य हिस्सों में किया जा सकता है, जिससे वाहन की सुरक्षा और आराम को बढ़ाने के साथ-साथ वाहन के वजन को कम करने, रेंज में सुधार करने में मदद मिलती है। इन क्षेत्रों के तेजी से विकास के साथ, मिश्रित सामग्रियों की बाजार मांग बढ़ती रहेगी, जिससे 3डी प्रिंटिंग मिश्रित उपकरणों के विकास के लिए व्यापक स्थान मिलेगा।

3. 3डी प्रिंटिंग कंपोजिट उपकरण उद्योग श्रृंखला पैनोरमा

3.1 बाज़ार पैमाना

3.1.1 वैश्विक 3डी प्रिंटिंग बाज़ार आकार विश्लेषण

वैश्विक 3डी प्रिंटिंग उद्योग के अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित करने वाली ब्रिटिश कंपनी वोक्सेलमैटर्स द्वारा जारी "मेटल एएम" रिपोर्ट के आंकड़ों के अनुसार, 2022 में वैश्विक धातु 3डी प्रिंटिंग बाजार का पैमाना लगभग 2.861 बिलियन डॉलर था, जिसमें से हार्डवेयर, सामग्री और सेवाओं का बाजार पैमाना क्रमशः 1.476 बिलियन डॉलर, 398 मिलियन डॉलर और 987 मिलियन डॉलर था, जो कि साल दर साल 26% की वृद्धि दर्शाता है। वैश्विक मेटल 3डी प्रिंटिंग बाजार के 2032 तक 40 बिलियन डॉलर से अधिक होने की उम्मीद है, जो 2022-2032 तक 30.3% की सीएजीआर से बढ़ रहा है। रिपोर्ट वैश्विक मेटल 3डी प्रिंटिंग क्षेत्र में दस अग्रणी कंपनियों की भी पहचान करती है, जैसे ईओएस, एसएलएम सॉल्यूशंस, 3डी सिस्टम्स, डेस्कटॉप मेटल, जीई एडिटिव, बीएलटी, वेलो3डी, डीएमजी मोरी, ट्रम्पफ और एचबीडी, जो वैश्विक मेटल 3डी प्रिंटिंग तकनीक के विकास और बाजार विस्तार को चलाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। और बाज़ार का विस्तार.

3.1.2 चीन 3डी प्रिंटिंग मार्केट स्केल विश्लेषण

चीन में, 3डी प्रिंटिंग बाजार जोरदार जीवन शक्ति दिखा रहा है, और बाजार हिस्सेदारी के मामले में पांच अग्रणी कंपनियां बाजार हिस्सेदारी के क्रम में लुएन थाई, स्ट्रैटासिस, ईओएस, जीई और 3डी सिस्टम हैं, जिनमें से कोई भी 20% से अधिक नहीं है, जो उद्योग में अपेक्षाकृत कम एकाग्रता और बाजार में भयंकर प्रतिस्पर्धा को दर्शाता है, और साथ ही उद्योग के विकास की विशाल क्षमता का संकेत देता है। हाल के वर्षों में, चीन के विनिर्माण उद्यम अपनी मूल उत्पादन प्रक्रियाओं को बदलने या अनुकूलित करने के लिए 3डी प्रिंटिंग तकनीक को सक्रिय रूप से अपना रहे हैं, जिससे उनके उत्पादन की बुद्धिमत्ता में वृद्धि हो रही है और चीन के विनिर्माण उत्पादों के परिवर्तन और उन्नयन के लिए सरकार की तत्काल मांग को पूरा किया जा रहा है। बाजार के पैमाने के संदर्भ में, चीन के 3डी प्रिंटिंग उद्योग के पैमाने ने साल दर साल स्थिर विकास की प्रवृत्ति दिखाई है, और इसकी विकास दर समग्र वैश्विक विकास दर की तुलना में थोड़ी तेज है, जिससे चीन के 3डी उद्योग का दुनिया के अनुपात में वृद्धि जारी है।

वर्तमान में, चीन के 3डी प्रिंटर उद्योग का पैमाना साल दर साल बढ़ रहा है, और वृद्धि की दर समग्र वैश्विक विकास दर से थोड़ी तेज है, जिससे दुनिया में चीन के 3डी उद्योग का अनुपात बढ़ रहा है। आगे देखते हुए, विमानन, मोटर वाहन, चिकित्सा उपकरण और अन्य उद्योगों के तेजी से विकास के तहत, 3 डी प्रिंटर बाजार की मांग बहुत बड़ी है, और बाजार का आकार तेजी से विस्तार की प्रवृत्ति दिखाएगा।

3.2 3डी मुद्रण उपकरण

3.2.1 एफडीएम/एफएफएफ

एफडीएम (फ्यूज्ड डिपोजिशन मोल्डिंग) तकनीक, व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली 3डी प्रिंटिंग तकनीक के रूप में, इस सिद्धांत पर आधारित है कि फिलामेंटरी सामग्रियों को गर्म किया जाता है और पिघलाया जाता है, और फिर कंप्यूटर नियंत्रित पथ के अनुसार नोजल द्वारा परत दर परत बाहर निकाला और ढेर किया जाता है। उपकरण और मुद्रण सामग्री की कम लागत, सरल तैयारी प्रक्रिया और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर मुद्रण के लिए उपयुक्तता के फायदे के साथ यह तकनीक इस स्तर पर बाजार में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियों में से एक बन गई है, और कई क्षेत्रों में इसके उत्कृष्ट अनुप्रयोग मूल्य का प्रदर्शन किया है।

स्ट्रैटासिस F370®CR FDM® कम्पोजिट प्रिंटर एक प्रतिष्ठित उच्च प्रदर्शन वाला 3D प्रिंटर है। यह उच्च {{4}शक्ति कंपोजिट और इंजीनियरिंग {{5}ग्रेड सामग्री, जैसे कि एबीएस {{6}सीएफ 10 और एफडीएम नायलॉन {{8}सीएफ 10) की एक विस्तृत श्रृंखला की छपाई का समर्थन करता है, जिसका उपयोग उन हिस्सों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है जो ताकत और स्थायित्व में उत्कृष्ट होते हैं। प्रिंटर में एक परिवर्तनीय भाग घनत्व फ़ंक्शन होता है, जो भाग की विभिन्न उपयोग आवश्यकताओं के अनुसार भाग के अंदर संरचनात्मक घनत्व को लचीले ढंग से समायोजित कर सकता है, ताकि सामग्री के उपयोग को अनुकूलित किया जा सके और भाग के प्रदर्शन की गारंटी के आधार पर सामग्री की बर्बादी को कम किया जा सके। इसका बड़ा निर्माण स्थान (355 मिमी x 254 मिमी x 355 मिमी) उच्च शक्ति वाले फिक्स्चर, फिक्स्चर और विनिर्माण उपकरणों के उत्पादन के लिए बड़े हिस्सों को प्रिंट करना संभव बनाता है। इसके अतिरिक्त, मशीन में उत्पादन प्रक्रिया को डिजिटल रूप से प्रबंधित और मॉनिटर करने, उत्पादकता और प्रबंधन सटीकता में सुधार करने के लिए विनिर्माण निष्पादन प्रणालियों के साथ इंटरफेस करने की क्षमता है।

मार्कफॉर्ज्ड के मार्क टू और एफएक्स20 प्रिंटर निरंतर कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, एक डिज़ाइन सुविधा जो उन्हें उन क्षेत्रों में महत्वपूर्ण लाभ देती है जहां भाग की ताकत और हल्कापन महत्वपूर्ण है। प्रिंटर थर्मोप्लास्टिक्स, नायलॉन और निरंतर कार्बन फाइबर सहित सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर मुद्रण करने में सक्षम हैं, और इन सामग्रियों के संयोजन पर मुद्रण करके, भाग के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए विभिन्न सामग्रियों के गुणों का पूरा लाभ उठाना संभव है। उदाहरण के लिए, कुछ भागों के निर्माण के एयरोस्पेस क्षेत्र में, प्रिंटर का उपयोग एक ही समय में भागों की संरचनात्मक ताकत सुनिश्चित कर सकता है, उनके वजन को काफी कम कर सकता है, विमान की ईंधन दक्षता और प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। सेवा रोबोट के क्षेत्र में, इन प्रिंटरों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला भी होती है, और रोबोट के लिए हल्के, उच्च शक्ति वाले संरचनात्मक घटकों का निर्माण कर सकते हैं, रोबोट के समग्र वजन को कम कर सकते हैं, इसकी गति प्रदर्शन और ऊर्जा दक्षता में सुधार कर सकते हैं, ताकि लागत में कमी और प्रदर्शन में वृद्धि के दोहरे लक्ष्यों को प्राप्त किया जा सके। मार्कफॉर्ज्ड श्रृंखला: मार्क2 और एक्स7 मॉडल सहित, नायलॉन पाउडर डोप्ड लेजर सिंटरिंग प्रक्रिया के साथ मिश्रित छोटे कटे हुए कार्बन फाइबर का उपयोग करते हुए, एयरोस्पेस उद्योग के लिए उपयुक्त। लेजर सिंटरिंग प्रक्रिया, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, मेडिकल और अन्य क्षेत्रों के लिए उपयुक्त।

अरेवो लैब्स और 9टी लैब्स के रोबोटिक सिस्टम जटिल ज्यामिति के निर्माण के लिए एफडीएम प्रौद्योगिकी के अभिनव अनुप्रयोगों का प्रतिनिधित्व करते हैं। ये प्रणालियाँ छोटे {{3}फाइबर कंपोजिट और CF/PA12 कंपोजिट को कुशलतापूर्वक प्रिंट करने और घुमावदार सतहों पर जटिल ज्यामिति का निर्माण करने के लिए छह{2}अक्ष रोबोटिक्स का उपयोग करती हैं। उदाहरण के लिए, PEEK/CF कंपोजिट को प्रिंट करने के लिए अरेवो लैब्स द्वारा विकसित रोबोटिक सिस्टम, जटिल घुमावदार सतहों और आंतरिक संरचनाओं वाले भागों के निर्माण को सक्षम करने के लिए जटिल तीन आयामी स्थानों में प्रिंट सामग्री को सटीक रूप से रखने के लिए छह{7}अक्ष वाले रोबोट की चपलता और उच्च{6}सटीक गति नियंत्रण का लाभ उठाता है। यह तकनीक ज्यामितीय आकृतियों के निर्माण में पारंपरिक 3डी प्रिंटिंग उपकरण की सीमाओं को तोड़ती है, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव विनिर्माण और अन्य क्षेत्रों में कुछ विशेष भागों के निर्माण के लिए एक नया समाधान प्रदान करती है। हब और अन्य घटक।

कंटीन्यूअस कंपोजिट्स की CF3D™ प्रक्रिया एक क्रांतिकारी सतत फाइबर 3डी प्रिंटिंग तकनीक है। यह अनूठी प्रक्रिया महंगे साँचे या ओवन की आवश्यकता को समाप्त कर देती है, सूखे रेशों पर प्रिंट करने के लिए औद्योगिक रोबोटों का उपयोग करके और उन्हें उसी स्थान पर राल के साथ संसेचित करके उत्पादन लागत और उपकरण जटिलता को काफी कम कर देती है। यह तकनीक एयरोस्पेस ग्रेड कार्बन फाइबर, ग्लास फाइबर या सुगंधित पॉलियामाइड फाइबर जैसे उच्च प्रदर्शन वाले निरंतर फाइबर के निर्माण पर लागू होती है, जो इन उच्च प्रदर्शन फाइबर के यांत्रिक प्रदर्शन लाभों को पूरा कर सकती है, और उच्च शक्ति और उच्च कठोरता के साथ मिश्रित भागों का निर्माण कर सकती है। उदाहरण के लिए, एयरोस्पेस उद्योग में संरचनात्मक घटकों के निर्माण में, CF3D™ प्रक्रिया का उपयोग पंख और धड़ फ्रेम जैसे हल्के, उच्च शक्ति वाले घटकों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, जो एयरोस्पेस उद्योग में उच्च प्रदर्शन और हल्के घटकों के लिए कठोर आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।

उपरोक्त उपकरणों के अलावा, कई अन्य FDM प्रौद्योगिकी उपकरण हैं जो अपने संबंधित क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, अल्टिमेकर डी प्रिंटर सिलिकॉन नाइट्राइड कणों वाली मिश्रित सामग्री के साथ प्रिंट कर सकता है, जिसमें उच्च कठोरता और पहनने का प्रतिरोध होता है और इसका उपयोग उच्च पहनने के प्रतिरोध आवश्यकताओं वाले भागों के निर्माण के लिए किया जा सकता है, जैसे कि औद्योगिक मशीनरी, मोल्ड आदि में पहनने के लिए प्रतिरोधी हिस्से। ज़मॉर्फ {{4} डी प्रिंटर सिरेमिक पेस्ट के साथ प्रिंट करता है, जो विशेष सिरेमिक गुणों वाले भागों का निर्माण कर सकता है, जैसे गर्मी प्रतिरोधी हिस्से। दूसरी ओर, ज़मॉर्फ़ 2.0 3डी प्रिंटर, विशेष सिरेमिक गुणों वाले भागों को प्रिंट करने के लिए सिरेमिक पेस्ट का उपयोग करते हैं, जैसे कि उच्च -तापमान और संक्षारण प्रतिरोधी सिरेमिक हिस्से, जिनका रासायनिक और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों में संभावित अनुप्रयोग होता है। मॉडलों को डिज़ाइन और प्रिंट करने के लिए इन उपकरणों को अक्सर ओपन सोर्स सॉफ़्टवेयर (जैसे ब्लेंडर और अल्टीमेकर क्यूरा) के साथ जोड़ा जाता है। ओपन सोर्स सॉफ़्टवेयर का अनुप्रयोग उपयोगकर्ताओं को मुद्रण पैरामीटर सेटिंग्स और मॉडल डिज़ाइन में अधिक लचीला होने की अनुमति देता है, जो उपयोग की सीमा को कम करता है और एफडीएम प्रौद्योगिकी के व्यापक अनुप्रयोग और अभिनव विकास को बढ़ावा देता है।

3.2.2 एसएलए

लाइट{0}क्योरिंग मोल्डिंग (एसएलए) तकनीक एक उच्च सटीकता वाली 3डी प्रिंटिंग तकनीक है, जिसका सिद्धांत फोटोसेंसिटिव पॉलिमर मोनोमर्स को मजबूत कणों या फाइबर के साथ मिलाना है, और पराबैंगनी प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के विकिरण के तहत, फोटोइनिटेटर पॉलिमर मोनोमर्स को तेजी से फोटोपोलीमराइजेशन प्रतिक्रिया से गुजरने के लिए ट्रिगर करता है, जो तेजी से उन्हें तरल अवस्था से ठोस अवस्था में बदल देता है, और फिर उन्हें एक के ऊपर एक रखा जाता है। योजनाबद्ध पथ के अनुसार परत-दर-परत, अंततः वांछित तीन आयामी उत्पाद बनाते हैं।

एसएलए तकनीक में बहुत उच्च परिशुद्धता होती है, और यह अत्यधिक उच्च आयामी सटीकता और चिकनी सतह की गुणवत्ता के साथ भागों का उत्पादन कर सकती है, और उन क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है जिनके लिए बहुत उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है, जैसे कि गहने, सटीक मोल्ड, चिकित्सा उपकरण और अन्य उद्योग। आभूषण निर्माण में, एसएलए तकनीक सटीक नमूने प्रदान करने के लिए बाद की कास्टिंग या प्रसंस्करण के लिए जटिल और उत्तम आभूषण मॉडल को सटीक रूप से प्रिंट कर सकती है, जो उत्पाद की गुणवत्ता और डिजाइन स्वतंत्रता में सुधार करते हुए आभूषण डिजाइन और उत्पादन चक्र को काफी छोटा कर सकती है। सटीक मोल्ड निर्माण के संदर्भ में, एसएलए तकनीक मोल्ड की आयामी सटीकता और सतह की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए उच्च परिशुद्धता मोल्ड कोर और गुहाओं का उत्पादन कर सकती है, जिससे इंजेक्शन मोल्ड उत्पादों की गुणवत्ता और स्थिरता में सुधार होता है। दंत कृत्रिम अंग, श्रवण सहायता शैल और अन्य छोटे चिकित्सा उपकरणों जैसे चिकित्सा उपकरणों के निर्माण के लिए, एसएलए तकनीक ऐसे उत्पादों का उत्पादन कर सकती है जो उच्च परिशुद्धता के साथ मानव शारीरिक संरचना में फिट होते हैं, जिससे चिकित्सा उपकरणों के उपयोग और आराम में सुधार होता है।

हालाँकि, SLA तकनीक की भी कुछ सीमाएँ हैं। वर्तमान में, प्रकाश इलाज के लिए उपयुक्त पॉलिमर राल मैट्रिक्स के प्रकार अपेक्षाकृत सीमित हैं, जो कुछ हद तक विभिन्न सामग्री प्रदर्शन आवश्यकताओं के क्षेत्र में इस तकनीक के अनुप्रयोग को सीमित करता है। राल मैट्रिक्स के प्रकार की सीमा के कारण, यह सामग्री के यांत्रिक गुणों, गर्मी प्रतिरोध, रासायनिक स्थिरता और अन्य पहलुओं पर कुछ विशेष भागों की आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं हो सकता है। इसके अलावा, जब मुद्रण प्रक्रिया के दौरान लघु फाइबर सुदृढीकरण जोड़ा जाता है, तो फाइबर निपटान की समस्याएं उत्पन्न होने की संभावना होती है, जिससे मिश्रित सामग्री की असमान आंतरिक संरचना हो सकती है, जो मुद्रित भागों के प्रदर्शन और गुणवत्ता स्थिरता की स्थिरता को प्रभावित करती है। इन सीमाओं को पार करने के लिए, शोधकर्ता एसएलए प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग दायरे का विस्तार करने और इसकी प्रिंट गुणवत्ता में सुधार करने के लिए लगातार नई प्रकाश संवेदनशील राल सामग्री और फाइबर सुदृढीकरण प्रौद्योगिकियों की खोज कर रहे हैं।

3.2.3 एलडीएम/डीआईडब्ल्यू

डायरेक्ट इंक राइटिंग (डीआईडब्ल्यू) तकनीक: यह एक एक्सट्रूज़न तकनीक है जिसका उपयोग सिरेमिक, धातु और अन्य अच्छी सामग्री से 3डी मुद्रित भागों को बनाने के लिए किया जाता है। डीआईडब्ल्यू उपकरण किफायती है और डिजाइनरों द्वारा तेजी से प्रोटोटाइप के लिए उपयुक्त है। डायरेक्ट इंक राइटिंग (डीआईडब्ल्यू) तकनीक, जिसे लिक्विड डिपोजिशन मोल्डिंग (एलडीएम) के रूप में भी जाना जाता है, 3डी प्रिंटिंग के लिए एक अनूठी एक्सट्रूज़न तकनीक है।

एलडीएम/डीआईडब्ल्यू प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल एक निश्चित डिग्री की तरलता के साथ समाधान, पेस्ट या हाइड्रोजेल के रूप में मिश्रित होते हैं, जिन्हें बाद में गर्म करके, पराबैंगनी प्रकाश (यूवी) इलाज, या सक्रिय अवयवों को जोड़कर ठीक किया और ढाला जाता है।

इस प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण लाभ कार्यात्मक और संरचनागत ग्रेडिएंट वाले भागों का उत्पादन करने की क्षमता है। कुछ विशेष अनुप्रयोग परिदृश्यों में, जैसे बायोमेडिकल क्षेत्र में कृत्रिम जोड़ों का निर्माण और इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्र में कार्यात्मक ग्रेडिएंट सामग्री उपकरणों का निर्माण, विभिन्न भागों की कार्यात्मक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विभिन्न सामग्री संरचना या प्रदर्शन ग्रेडिएंट वाले भागों की आवश्यकता होती है। एलडीएम/डीआईडब्ल्यू तकनीक मुद्रण प्रक्रिया के दौरान विभिन्न सामग्री स्याही की एक्सट्रूज़न मात्रा और मिश्रण अनुपात को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकती है। हालाँकि, मुद्रण प्रक्रिया के दौरान प्रिंट हेड को अवरुद्ध होने से बचाने के लिए बड़े पहलू अनुपात और उच्च सामग्री वाले फाइबर नहीं जोड़े जाने चाहिए।

3.2.4 एसएलएस/एसएलएम

चयनात्मक लेजर सिंटरिंग (एसएलएस), एक 3डी प्रिंटिंग विधि है जो पाउडर को चुनिंदा रूप से फ्यूज करने के लिए लेजर द्वारा उत्पन्न गर्मी का उपयोग करती है। पॉलिमर मैट्रिक्स और पाउडर के सुदृढीकरण फाइबर के मिश्रण का उपयोग करना, ताकि हीटिंग के एक विशिष्ट क्षेत्र में पाउडर के क्रॉस-अनुभागीय आकार के 3 डी मॉडल के अनुसार लेजर, अपेक्षाकृत कम पॉलिमर पाउडर पिघलने का पिघलने बिंदु, समग्र के घटकों को प्राप्त करने के लिए मैट्रिक्स और सुदृढीकरण संबंध। उच्च सतह सटीकता, समर्थन संरचनाओं को आसानी से हटाना और सामग्रियों का पुनर्चक्रण एसएलएस मोल्डिंग के फायदे हैं। हालाँकि, इस विधि की समस्या यह है कि मिश्रित पाउडर में दो सामग्रियों का घनत्व आमतौर पर भिन्न होता है, जिससे अवक्षेपण की संभावना होती है और उत्पाद की संरचना एक समान नहीं होती है। इसके अलावा, एसएलएस की कच्चे माल के कण आकार पर सख्त आवश्यकताएं हैं, इसलिए 20-250 माइक्रोन की लंबाई वाले छोटे फाइबर का सामान्य उपयोग, और मिश्रित सामग्री के यांत्रिक गुणों में सीमित सुधार होता है।

4 भविष्य का विकास

तकनीकी विकास कंपोजिट उद्योग को हवाई परिवहन बाजार में नए अवसर लाने के लिए प्रेरित कर रहा है। लगभग 150 किमी की रेंज वाले सभी {2}इलेक्ट्रिक ईवीटीओएल विमानों का उपयोग करने वाली इंटर{1}सिटी एयर कैब सेवाओं (एएएम बाजार) के लिए उच्च प्रदर्शन वाले समग्र भागों की आवश्यकता होती है, जिसमें 3डी प्रिंटिंग तकनीक एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी। हालाँकि वर्तमान में केवल कुछ मुट्ठी भर कंपनियाँ ही अच्छी तरह से वित्त पोषित हैं, बाजार की संभावनाएं बहुत बड़ी हैं, 2030 तक हजारों एयर कैब परिचालन में आने की उम्मीद है, जिससे 3डी प्रिंटेड कंपोजिट गियर के लिए बाजार में जगह बनेगी।

बड़े विमानों के निर्माण में कंपोजिट भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, उदाहरण के लिए, C919 विमान विभिन्न प्रकार की मिश्रित सामग्रियों का व्यापक उपयोग करता है, जिसमें कठोर एपॉक्सी राल आधारित T800 {{3} ग्रेड उच्च {{4} ताकत वाले कार्बन फाइबर कंपोजिट, फाइबरग्लास कंपोजिट, एरामिड हनीकॉम्ब सामग्री, कार्बन {5} फाइबर कंपोजिट फैन ब्लेड, और सिरेमिक {9} आधारित कंपोजिट टरबाइन घटक शामिल हैं। इन अनुप्रयोगों ने विमान के प्रदर्शन में सुधार किया है और बड़े विमानों के निर्माण में कंपोजिट के महत्व को प्रदर्शित किया है। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी विकसित होती है और समग्र भागों के प्रदर्शन, सटीकता और विश्वसनीयता की आवश्यकताएं बढ़ती हैं, 3डी प्रिंटिंग तकनीक एक कुशल, उच्च गुणवत्ता वाला समाधान प्रदान करती है।

3डी प्रिंटिंग तकनीक की प्रगति ने मिश्रित सामग्री के क्षेत्र में इसके अनुप्रयोग को बढ़ावा दिया है। नई सामग्रियों के अनुसंधान और विकास ने 3डी मुद्रित कंपोजिट के प्रकारों को समृद्ध किया है और उनके प्रदर्शन को बढ़ाया है; मुद्रण प्रक्रियाओं में सुधार, जैसे माइक्रोवेव हीटिंग प्रिंटिंग और अल्ट्रासोनिक सहायता प्राप्त 3डी प्रिंटिंग ने उत्पादों की मुद्रण गति और गुणवत्ता में सुधार किया है; और नोजल प्रौद्योगिकी के नवाचार, जैसे कि मल्टी{5}}नोजल और उच्च-परिशुद्धता नोजल ने उत्पादों की सटीकता और जटिलता में सुधार किया है। प्रौद्योगिकी की परिपक्वता और बाजार पैमाने के विस्तार ने 3डी प्रिंटिंग उपकरण की लागत को कम कर दिया है, और अधिक उद्यम और अनुसंधान संस्थान 3डी प्रिंटिंग मिश्रित उपकरण की लागत वहन कर सकते हैं, जो इसके व्यापक अनुप्रयोग को बढ़ावा देता है।

3डी प्रिंटिंग कंपोजिट उपकरण तेजी से तकनीकी विकास के संदर्भ में अपना अनूठा और शक्तिशाली आकर्षण और मूल्य दिखा रहा है। उद्योग श्रृंखला अपस्ट्रीम में कच्चे माल के सावधानीपूर्वक चयन और आपूर्ति से लेकर कोर हार्डवेयर, सहायक संचालन उपकरण और मिडस्ट्रीम में विभिन्न प्रकार के 3डी प्रिंटिंग उपकरणों के निर्माण और अनुकूलन से लेकर डाउनस्ट्रीम में एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, मेडिकल और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे कई क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग तक शामिल है, जिसने एक पूर्ण और करीबी औद्योगिक पारिस्थितिकी तंत्र का गठन किया है।

अनुप्रयोग क्षेत्र में, 3डी प्रिंटिंग मिश्रित उपकरण ने कई उच्च स्तरीय विनिर्माण क्षेत्रों में एक अपूरणीय भूमिका निभाई है। एयरोस्पेस के क्षेत्र में, यह विमान को हल्के वजन और उच्च प्रदर्शन का एहसास करने में मदद करता है; ऑटोमोबाइल विनिर्माण के क्षेत्र में, यह वैयक्तिकरण और बुद्धिमत्ता की दिशा में ऑटोमोबाइल के विकास को बढ़ावा देता है; चिकित्सा उपचार के क्षेत्र में, यह व्यक्तिगत और सटीक चिकित्सा उपचार के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करता है।

फिर भी, तकनीकी स्तर पर 3डी प्रिंटिंग कंपोजिट उपकरण अभी भी सामग्री प्रदर्शन सुधार, मुद्रण दक्षता और गुणवत्ता मानक सुधार जैसी चुनौतियों का सामना कर रहे हैं। ऊंची लागत भी इसकी लोकप्रियता को सीमित करती है। इसके अलावा, अंतःविषय पेशेवरों की कमी भी उद्योग के विकास को रोकती है। भविष्य में, सामग्री नवाचार, प्रौद्योगिकी एकीकरण और अनुप्रयोग विस्तार मुख्य विकास दिशा होगी। नई समग्र सामग्रियों के अनुसंधान और विकास से अनुप्रयोग क्षेत्रों का विस्तार होगा, और 3डी प्रिंटिंग तकनीक मुद्रण की गुणवत्ता और दक्षता में सुधार के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता, बड़े डेटा, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और अन्य प्रौद्योगिकियों के साथ एकीकृत होगी। साथ ही, 3डी प्रिंटिंग निर्माण, ऊर्जा, संस्कृति और रचनात्मकता के क्षेत्र में अपने अनुप्रयोग का विस्तार करेगी और संबंधित उद्योगों के नवाचार और विकास को बढ़ावा देगी।

स्रोत: "चाइना कंपोजिट इंडस्ट्री एसोसिएशन"