增材制造技术在工业和医疗领域的应用

10
来源:ScienceDirect电子期刊库网址:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666412722000125

3D打印正日益成为制造业的一项重要技术,并有可能革新制造业。3D打印允许定制,能在减少浪费的同时生产复杂的结构,同时设计更灵活。本文简要概述了增材制造(AM)技术的主要类型,回顾了在各种类型的3D打印技术中开展的工作。根据所研究的文献,对各种3D打印材料的优点和面临的挑战进行了比较。特别从医学角度,纳入了关于各种材料方面和应用领域的专门章节。结尾提到增材制造(AM)在骨科、牙科、假体、食品和纺织领域的应用,试图寻找AM与工业4.0和可持续性之间的联系。该文章希望能对上述领域进一步发展起到推动作用。


Sustainable Operations and Computers

Volume 3, 2022, Pages 258-274

                                                                                                                         

Additive manufacturing technologies: Industrial and medical applications

Author links open overlay panelSaquibRoufaAbrarMalikaNavdeepSinghbAnkushRainaaNidaNaveedcMd Irfanul HaqueSiddiquidMir Irfan UlHaqa

Show more

制造业局势正在不断变化。3D打印已经成为一种突破性技术,具有巨大的社会和环境变革潜力它是最佳可用技术多年来,这项技术得到越来越成熟的发展,价格也有所优惠。3D打印由于其新颖的方法,现在已经在工程、建筑、医疗、军事、航空航天、时尚、建筑、计算机工业等各个领域得到了应用。这项技术正在慢慢取代传统的制造方式,因为与传统的手工制造相比,它制作技术更加灵活当前大多数技术需要传统材料进行组合。因此,这种复合材料的发展已经取代了传统材料。3D打印技术也被称为增材制造这是制造业中一项迅速崛起的技术。增材制造技术和传统制造之间的主要区别列Table 1

Table 1. Key Difference between AM and traditional manufacturing:

Description

Additive manufacturing

Traditional manufacturing

Prototype production

Does not need any special tooling in making parts [ href="#bib0003" [3], href="#bib0007" [7]]

Needs special tools to make parts

Waste prevention

Incredibly resource-efficient

Consumes a lot of resources

Large-scale production

Produces parts at speed

Less efficient and reliable

Presence of specific materials

Ability to make objects out of metallic polymers [[3], [7]]

No ability to make objects out of external materials

The scale of produced parts

Restricts to a total area of the printing bed

Manufactures certain larger parts

Customization

Incredible use of small one-off production runs

Need for several tooling

Cost

Costs keep falling

Not easy to get started

Waste and energy

Saves on material waste and energy

No ability to add a material unit part

Inventory

Does not need much hands-on inventory [[3], [7]]

Need for a lot of hands-on inventory

Legacy parts

Easy to recreate and optimize parts

Inability to recreate or to optimize legacy parts [[3], [7]]


在过去的几年里,3D打印技术有了长足的进步。但是这个行业还很年轻,许多技术发展和发现仍在发展这项技术可能暂时还无法在很大程度上革新制造业。3D打印机利用增材制造技术和其他技术来构建成为最终对象的图层。在种功能下,有许多不同的3D打印技术它们被分为七个不同的组,如Fig.1

Fig. 1. Types of 3D printing


各种增材制造技术由于其处理复杂技术的能力和其他技术优势,已经成为制造具有优化几何形状的先进产品的技术。减少浪费、节约能源等优点使AM在这个整个行业和各国都在关注可持续发展的时代更有意义。但该技术仍面临很多挑战限制了AM技术的大规模使用。AM作为工业4.0的重要支柱,是可持续发展的重要推动者,因此拓宽AM的应用领域,挖掘其潜力,有助于实现可持续发展和实施工业4.0。基于本文的讨论和文献,未来的研究可以对AM的各种技术进行详细的研究,并比较它们的可持续发展潜力、成本和在实现工业4.0中的作用。