俄開發更便宜塑料,可用於3D打印無人機、假體、機器人

機器人 3D打印 無人機 材料科學 3D科學谷 2017-05-05

3D打印與注塑競爭的可能性有多大?無疑,注塑工藝的優勢在於大批量,而3D打印的優勢在於小批量或者是用於非常複雜的設計。目前,要替代掉注塑工藝,3D打印的發展空間要麼是小批量簡單設計,要麼是大批量非常複雜的設計。

而3D打印技術要想在小批量簡單產品的生產工藝上取得一席之地,就需要在打印價格方面更便宜。3D打印技術要想在大批量複雜產品的生產工藝上獲得比注塑工藝更大的優勢就需要打印速度更快。

而除此之外,一個不容忽視的因素便是材料的價格了,當前3D打印的塑料材料價格是同牌號用於注塑的塑料價格的20到100倍。這使得3D打印想要與注塑競爭,除了提升效率,實現產品的複雜性,還面臨著如何讓材料價格更具吸引力的現實挑戰。

俄羅斯Kabardino-Balkarian州立大學的科學家說他們已經發明瞭一種新型的多功能高分子材料,可用於3D打印無人機、假肢和機器人。生產成本將大幅降低,使得這種塑料可用於廣泛的3D打印使用。

俄開發更便宜塑料,可用於3D打印無人機、假體、機器人

這個項目是在普京發起的先進研究項目基金(FPI)的支持下進行的,俄羅斯對FPI的作用報以很高的期望值,希望這一舉措能夠結束俄羅斯20年在軍事科學領域近乎停滯的狀態。

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當然,這種先進的塑料可以用於國防應用,也可以使許多其他科學研究領域受益。實驗室的研究員Svetlana Kashirova最近證實的事實中就揭示了一系列令人振奮的信息,這些成功將推動3D打印塑料走向更廣泛的應用領域。

這種新的多功能高分子材料是從2014年開始進入開發階段的,並能為3D打印機用戶提供許多優勢,包括更短的生產時間、低損耗和高純度的材料。

不僅用於國防應用,這種材料也可以用於3D打印動力結構件、機械部件、機器人設備的複雜零件和太空服的元素。這種材料具有很高的生物惰性,使它適合在醫學領域中的應用。

此外,這些材料具有耐化學腐蝕、防火、耐熱和抗凍性,可用於高溫或者輻射暴露的環境中。這使得這種新材料的使用潛力頗為廣泛:航空航天工業、機械工程、石油和天然氣工業,以及其他行業。

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3D 科學谷REVIEW

在3D打印塑料領域,除了原來老牌的企業包括Stratasys的FDM熱熔擠出技術,3D Systems的MJP多噴頭打印技術,以及EOS的SLS激光燒結塑料技術。

新加入的企業則直接瞄準了高效率的注塑市場,一家是惠普的MJF技術,一家是Carbon的CLIP技術,還有一家是XAAR公司的HSS高速燒結技術以及HSS技術所授權的德國voxeljet (維捷)。

這些3D打印設備企業由於打印技術的不同在其所擅長的塑料領域也各有細分。塑料市場分為通用塑料、工程塑料以及特種塑料三大類。而當前3D打印的塑料則多集中在工程塑料領域,尤其像惠普的3D打印技術,主要針對的是熱塑性塑料的加工。熱塑性塑料是一類應用最廣的塑料,以熱塑性樹脂主要成分,並添加各種助劑而配製成塑料。在一定的溫度條件下,塑料能軟化或熔融成任意形狀,冷卻後形狀不變;這種狀態可多次反覆而始終具有可塑性,且這種反覆只是一種物理變化,稱這種塑料為熱塑性塑料。

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所以哪一種材料價格的走低將為哪種打印技術或設備帶來更大的市場機會,這需要結合這種設備所專長的材料來看。就無人機來說,可用的3D打印材料各種各樣,通常為了降低成本,採用PLA聚乳酸這樣的環保材料。雖然俄羅斯Kabardino-Balkarian州立大學並未批露他們所發明的材料的牌號,但3D科學谷的行業分析專家認為,就其所述的低價位來說應該不屬於上圖中PEEK這一陣列。

另外,一直以來俄羅斯專家都在積極地致力於有前景的無人機領域。俄羅斯Rostec公司還推出了3D打印多用途兩棲無人機,其有望成為具有巨大軍事潛力的有人攜帶的設備,這種3D打印鴨式無人機可以廣泛應用於環境監測、火災探測、交通、搜索和救援,以及其他民用領域。

俄羅斯研發的低價材料將為哪些設備打開更廣闊的市場空間?3D打印無人機、假體、機器人,這些是否將成為正在進入產業化的商業機會?3D科學谷將保持密切關注。

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