Revolutsioon 3D-printimises: tööstusele uued standardid!

Revolutsioon 3D-printimises: tööstusele uued standardid!

20. augustil 2025 jagavad Duisburg-Esseni ülikooli teadlased teavet murranguliste edusammude kohta 3D-printimise valdkonnas, eelkõige laserpulberkihtsulandumise (LPBF) protsessi kaudu. Kuidas uni-due.de aruannete kohaselt on LPBF end tõestanud laialt levinud tööstusliku 3D-printimise protsessina, mida kasutatakse eriti kosmosetööstuses, meditsiinitehnoloogias ja tööriistade valmistamise sektoris. Need tehnoloogiad võimaldavad toota keerukaid ja väga vastupidavaid komponente.

Uurimistööd viidi läbi kuue aasta jooksul Saksamaa Teadusfondi (DFG) rahastatud prioriteetse programmi „Materjalid lisandite tootmiseks“ raames. See programm on nüüd edukalt lõpule viidud ja saadud teadmised on tehtud kättesaadavaks laboritevahelise uuringu ja ajakirja Advanced Engineering Materials erinumbri kaudu. Üks kaasatud teadlastest dr Anna Ziefuß kirjeldab laboritevahelise uuringu tulemusi kui teaduse ja tööstuse verstaposti.

Standardimine ja uurimistulemused

Laboritevahelises uuringus, mida peeti suurimaks omataolisteks avaandmeteks, tegi koostööd 32 rahvusvahelist laborit. Eesmärk oli edendada komponentide standardiseeritud tootmist metalli- ja polümeeripulbritest. Eelkõige vaadeldi materjali omaduste, masina parameetrite ja protsessijuhtimise võrdlust.

Nende uurimistööde keskne eesmärk on materjalide ja lisandite protsesside täiustamine ja standardimine. Prioriteetne programm SPP 2122 käivitati 2019. aastal, kaasates üle 30 uurimisrühma eritellimusel valmistatud pulbrite väljatöötamisse ja nanoosakeste funktsionaliseerimisse. Alates 10. novembrist 2025 on laboritevahelise uuringu käigus kogutud andmed avalikult kättesaadavad.

Lisaks LPBF-ile tugineb lisandite tootmine mitmetele muudele protsessidele, nagu sulatatud filamentide valmistamine (FFF) ja robocasting. Vastavalt teabele iwn.fraunhofer.de vedeliku reoloogia mõjutab oluliselt rõhu käitumist materjali ekstrusiooni ajal. Kasutatakse polümeerfilamentide ja kõrgsulavate osakeste segu, mis sulatatakse ja töödeldakse läbi düüsi.

Projektides toetatakse andmete kogumist ka numbriliste simulatsioonidega, et muuta trükiprotsessi erinevaid aspekte efektiivsemaks. Need on olulised sammud soovitud prinditavate objektide jaoks vajalike ideaalsete pastakompositsioonide tuvastamisel.

3D-printimise kontekst

3D-printimine, tuntud ka kui lisatootmine, kirjeldab kolmemõõtmeliste objektide tootmise protsesse, rakendades materjali kihthaaval. See protsess on alates 1980. aastatest kiiresti arenenud ja seda kasutatakse erinevates valdkondades, sealhulgas tööstuses, teadusuuringutes, ehituses ja meditsiinitehnoloogias. Materjale töödeldakse arvutikontrolli all CAD/CAM-andmete alusel, mis tõstab kuluefektiivsust, kuna tükkide arv väheneb ja geomeetriline keerukus suureneb.

3D-printimise tehnoloogiate väljakutsed on aga mitmekesised. Nende hulka kuuluvad juriidilised aspektid, terviseriskid ja materjalikulud. Kuigi lisaainete tootmise alane koolitus ja täiendõpe on mitmekesised, puudub selles valdkonnas spetsiifiline koolitusvaldkond. Kuidas Vikipeedia teeb selgeks, et 3D-printimine ei ava mitte ainult uusi tootmisvõimalusi, vaid ka uuenduslikke lähenemisviise teadusuuringutes, nagu bioprintimine elundite ja kudede tootmiseks.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et 3D-printimine on pöördepunktis, kus protsesside standardimine ja täiustamine on uute materjalide ja tehniliste rakenduste edasiarendamiseks üliolulised. Käimasolevate uurimisprojektide tulemused tõotavad avaldada tööstusele kaugeleulatuvat mõju.