Vallankumous 3D-tulostuksessa: uudet standardit alalle!

Vallankumous 3D-tulostuksessa: uudet standardit alalle!

Duisburg-Essenin yliopiston tutkijat tiedottavat 20. elokuuta 2025 uraauurtavista edistysaskeleista 3D-tulostuksen alalla, erityisesti laserjauhepetifuusioprosessin (LPBF) kautta. Miten uni-due.de Raporttien mukaan LPBF on vakiinnuttanut asemansa laajalle levinneenä teollisena 3D-tulostusprosessina, jota käytetään erityisesti ilmailu-, lääketieteellinen- ja työkaluteollisuudessa. Nämä tekniikat mahdollistavat monimutkaisten ja erittäin joustavien komponenttien tuotannon.

Tutkimusta tehtiin kuuden vuoden ajan osana Saksan tutkimussäätiön (DFG) rahoittamaa ensisijaista ohjelmaa "Materials for Additive Manufacturing". Tämä ohjelma on nyt saatu onnistuneesti päätökseen ja saatu tieto on tuotu saataville laboratorioiden välisen tutkimuksen ja Advanced Engineering Materials -lehden erikoisnumeron kautta. Tohtori Anna Ziefuß, yksi mukana olevista tutkijoista, kuvailee laboratorioiden välisen tutkimuksen tuloksia virstanpylväksi tieteen ja teollisuuden kannalta.

Standardointi ja tutkimustulokset

Lajissaan suurimmaksi avoimeksi aineistoksi pidetyssä laboratorioiden välisessä tutkimuksessa yhteistyössä oli 32 kansainvälistä laboratoriota. Tavoitteena oli edistää komponenttien standardisoitua valmistusta metalli- ja polymeerijauheista. Erityisesti tarkasteltiin materiaaliominaisuuksien, koneparametrien ja prosessinhallinnan vertailua.

Näiden tutkimusten keskeinen tavoite on materiaalien ja lisäysprosessien parantaminen ja standardointi. Vuonna 2019 käynnistettiin prioriteettiohjelma SPP 2122, jossa on mukana yli 30 tutkimusryhmää räätälöityjen jauheiden kehittämisessä ja nanopartikkelien funktionalisoinnissa. 10.11.2025 alkaen laboratorioiden välisestä tutkimuksesta kerätyt tiedot ovat julkisesti saatavilla.

LPBF:n lisäksi lisäainevalmistus perustuu useisiin muihin prosesseihin, kuten sulatetun filamentin valmistukseen (FFF) ja robocastingiin. Tietojen mukaan iwn.fraunhofer.de nesteen reologia vaikuttaa merkittävästi painekäyttäytymiseen materiaalin ekstruusion aikana. Käytetään polymeerifilamenttien ja korkeassa lämpötilassa sulavien hiukkasten seosta, jotka sulatetaan ja käsitellään suuttimen läpi.

Projekteissa tiedonkeruuta tuetaan myös numeerisilla simuloinneilla painoprosessin eri osien tehostamiseksi. Nämä ovat tärkeitä vaiheita halutuille painetuille esineille tarvittavien ihanteellisten tahnakoostumusten tunnistamisessa.

3D-tulostuksen konteksti

3D-tulostus, joka tunnetaan myös nimellä additiivinen valmistus, kuvaa prosesseja kolmiulotteisten esineiden tuottamiseksi levittämällä materiaalia kerros kerrokselta. Tämä prosessi on kehittynyt nopeasti 1980-luvulta lähtien, ja sitä käytetään monilla aloilla, kuten teollisuudessa, tutkimuksessa, rakentamisessa ja lääketieteellisessä tekniikassa. Materiaalit käsitellään tietokoneohjauksella CAD/CAM-datan perusteella, mikä lisää kustannustehokkuutta kappalemäärän pienentyessä ja geometrisen monimutkaisuuden kasvaessa.

3D-tulostusteknologian haasteet ovat kuitenkin moninaiset. Näitä ovat oikeudelliset näkökohdat, terveysriskit ja materiaalikustannukset. Vaikka lisäainevalmistuksen koulutus ja jatkokoulutus ovat monipuolisia, tällä alalla ei ole erityistä koulutusammattia. Miten Wikipedia tekee selväksi, että 3D-tulostus ei ainoastaan ​​avaa uusia tuotantomahdollisuuksia, vaan myös innovatiivisia lähestymistapoja tutkimukseen, kuten biotulostusta elimien ja kudosten tuotantoon.

Yhteenvetona voidaan todeta, että 3D-tulostus on käännekohdassa, jossa prosessien standardointi ja parantaminen ovat ratkaisevan tärkeitä uusien materiaalien ja teknisten sovellusten kehittämisessä. Meneillään olevien tutkimusprojektien tuloksilla lupaavat olla kauaskantoisia vaikutuksia toimialaan.