طباعة مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ ثلاثي الأبعاد: من الأساسيات إلى التطبيقات

المعرفة الأساسية لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ

بادئ ذي بدء، علينا أن نكتشف ما هو "مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ للطباعة ثلاثية الأبعاد"؟ ببساطة، هو نوع واحد من المسحوق المعدني المصمم خصيصًا لتكنولوجيا التصنيع المضافة (أي الطباعة ثلاثية الأبعاد). المكون الرئيسي هو بالطبع الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكنه ليس مجرد أي نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يمكن طحنه إلى مسحوق.

يكمن جوهرها في التعريف والتكوين الرئيسي:: في الأساس، هو استخدام الحديد كمصفوفة، ثم إضافة عناصر السبائك مثل الكروم والنيكل والموليبدينوم والمنغنيز والسيليكون، وما إلى ذلك، لمنح الفولاذ المقاوم للصدأ بخصائص ممتازة مختلفة من خلال نسب رائعة. الكروم، كما نعلم جميعًا، هو مفتاح مقاومة التآكل؛ ويمكن للنيكل والموليبدينوم تحسين مقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية. وتشبه هذه العناصر معًا فريقًا صغيرًا يقوم كل منها بوظيفته الخاصة.

أنا شخصياً أشعر أن طريقة تحضير المسحوق هو نقطة البداية لفهم خصائصه. هناك العديد من الطرق الشائعة في السوق، مثل الانحلال الغازي والانحلال المائي وطريقة القطب الدوار بالبلازما (PREP).

فهي ليست اختيارية. على سبيل المثال، يمكن أن ينتج الانحلال الغازي عادةً مساحيق ذات كروية عالية وعيوب داخلية قليلة، وهو أمر مهم جدًا لجودة الطباعة. إن تكلفة الانحلال المائي منخفضة نسبيًا، ولكن قد لا يكون شكل المسحوق منتظمًا جدًا، لذلك ستكون سيناريوهات التطبيق مختلفة إلى حد ما.

أما بالنسبة لطريقة التحضير PREP، فإن المسحوق المنتج يكون "مستديرًا وسلسًا" حقًا مع سيولة ممتازة، ولكن التكلفة مرتفعة نسبيًا. لذا كما ترى، تحدد عمليات التحضير المختلفة بشكل مباشر "مظهر" و"طابع" المسحوق، مما يؤثر بدوره على تأثير الطباعة اللاحق.

عندما يتعلق الأمر ب درجات مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ الشائعة، هناك العديد منها لا يمكن تجاوزها.

• 316L (فولاذ مقاوم للصدأ الأوستنيتي): هذا ببساطة هو ببساطة "الأحمر الصافي" لصناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد "! إن مقاومته العالية للتآكل، إلى جانب توافقه الحيوي الجيد، هو ببساطة قلب المعدات الطبية والهندسة البحرية وهذه المجالات. لقد رأيت العديد من الأجزاء المطبوعة بـ 316L، والتي تعمل بشكل جيد في البيئات القاسية، ولا يمكن القول بمتانتها.
• 17-4PH (الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي المتصلب بالترسيب): إذا كنت بحاجة إلى قوة عالية وصلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل، فإن 17-4PH هو بالتأكيد الخيار الأول. يتم استخدامه كثيرًا في صناعة الطيران وتصنيع القوالب. لدي صديق يستخدمه لطباعة بعض الأجزاء الهيكلية عالية التحميل، وبعد المعالجة الحرارية في الفترة اللاحقة، ينفجر الأداء ببساطة.
• بالطبع، هناك درجات خاصة أخرى مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجوالتي لها مزاياها الخاصة. على سبيل المثال، يجمع الفولاذ المزدوج بين مزايا الأوستينيت والفريت، كما أن قوته ومقاومته للتآكل بارزة للغاية. أيهما تختار يعتمد كليًا على احتياجات التطبيق الخاصة بك.

أخيرًا، أود أن أسلط الضوء على تأثير خصائص المسحوق الرئيسية على أداء الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذا ليس ميتافيزيقيا، إنه مؤشر تقني حقيقي.

• توزيع حجم الجسيمات:: هذا مهم للغاية! تكون جزيئات المسحوق كبيرة جدًا وتنتشر بشكل غير متساوٍ؛ وصغيرة جدًا ويسهل تناثرها. إن التوزيع المثالي لحجم الجسيمات يشبه "النسبة الذهبية"، والتي يمكن أن تجعل طبقة المسحوق كثيفة وموحدة، مما يؤثر بشكل مباشر على سلوك ذوبان الليزر (أو شعاع الإلكترون).
• درجة الكروية والسيولة: أعتقد شخصيًا أن الكروية العالية والسيولة الممتازة هما أساس الطباعة المستقرة. فقط تخيل، إذا كان تدفق المسحوق غير جيد، وانتشاره غير متساوٍ، كيف يمكن ضمان الجودة؟
• تخفيف الكثافة وكثافة الصنبور ترتبط مباشرةً بكثافة الأجزاء المشكّلة النهائية. فكلما زادت الكثافة، كلما كان المسحوق أكثر انضغاطًا، قلّت العيوب الداخلية في الأجزاء المطبوعة، وتحسنت الخواص الميكانيكية.
• محتوى الأكسجين: غالبًا ما يتم تجاهل هذه التفاصيل من قبل بعض المبتدئين، ولكن تأثيرها على الخواص الميكانيكية النهائية كبير! فمحتوى الأكسجين في المسحوق مرتفع جدًا، مما يسبب شوائب أكسدة في الطباعة، مما يؤثر على القوة والمتانة. لذلك، يعد التحكم في محتوى الأكسجين هو الأهم في عملية تحضير المسحوق وتخزينه.

تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وعملية مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ

بالحديث عن الطباعة ثلاثية الأبعاد لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ، هناك العديد من التقنيات السائدة، ولكن يجب أن يكون الأكثر استخدامًا والأفضل تأثيرًا هو الصهر الانتقائي بالليزر (SLM) أو التلبيد المباشر للمعادن بالليزر (DMLS).

تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد السائدة:

• الذوبان الانتقائي بالليزر الانتقائي (SLM) / تلبيد المعادن بالليزر المباشر (DMLS):
  • مبدأ العمل: باختصار، هي عبارة عن نشر طبقة رقيقة من مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ، ثم استخدام شعاع ليزر عالي الطاقة "للسحب" 1 مرات على طبقة المسحوق وفقًا لبيانات النموذج ثلاثي الأبعاد المصممة لدينا. حيث يكتسح الليزر، يذوب المسحوق ويتصلب بسرعة، مكونًا طبقة كثيفة من المعدن. بعد ذلك، يتم إنزال منصة الطباعة قليلاً، ويتم نشر طبقة من المسحوق الجديد، ويتم مسح الليزر مرة واحدة مرة أخرى، وذلك "لتكديس" الأجزاء طبقة تلو الأخرى.
  • المزايا: شخصيًا، أعتقد أن أكثر ما يستحق الثناء في تقنية SLM/DMLS هو قدرتها على إنتاج أجزاء ذات دقة عالية و كثافة عالية. كما تعتقد، فإن تركيز الليزر صغير جدًا والتحكم فيه جيد، لذلك يمكن أن يصنع العديد من الهياكل المعقدة والميزات الدقيقة التي لا يمكن القيام بها بواسطة التكنولوجيا التقليدية. وعلاوة على ذلك، يتم التحكم في عملية الصهر والتصلب بشكل جيد، ويمكن أن تصل الأجزاء الداخلية بشكل أساسي إلى كثافة المسبوكات وحتى المطروقات، وهي ببساطة نعمة للمكونات ذات متطلبات الأداء العالي.
  • متطلبات المسحوق القابلة للتطبيق: بالطبع، لتحقيق هذه التأثيرات، فإن متطلبات مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ نفسه ليست منخفضة. أولاً وقبل كل شيء، تكون كروية المسحوق أفضل وتكون السيولة أقوى، بحيث يمكن أن تنتشر بالتساوي. ثانيًا، يجب أن يكون توزيع حجم جسيمات المسحوق ضيقًا أو خشنًا جدًا أو ناعمًا جدًا، مما يؤثر على تأثير الانصهار وجودة السطح. أخيرًا، يجب أن تكون درجة نقاء المسحوق عالية، ويجب ألا يكون هناك الكثير من الشوائب، وإلا فإن الأجزاء المطبوعة عرضة للعيوب، والتي لن تستحق الخسارة.

التحديات والتحسينات في عملية الطباعة:

لا تعتقد أنه مع التكنولوجيا الجيدة والمسحوق الجيد، سيكون كل شيء على ما يرام. هناك العديد من المشاكل في عملية الطباعة الفعلية. الأمر يشبه تمامًا عندما تقوم بالطهي، بغض النظر عن مدى جودة المواد، فإن درجة الحرارة والتقنية خاطئة، ولا يمكنك الحصول على طعام جيد.

• الإجهاد المتبقي والالتواء والتحكم في التشقق: مشكلة طويلة الأجل. يؤدي الذوبان بالليزر والتصلب السريع إلى تسخين غير متساوٍ داخل المادة، مما يسهل إنتاج إجهاد داخلي كبير. عندما يكون الإجهاد كبيرًا، يسهل تشويه الأجزاء (الالتواء) أو حتى التشقق مباشرةً. وعادةً ما نخفف من ذلك عن طريق تحسين استراتيجية المسح (مثل مسح رقعة الشطرنج)، والتسخين المسبق لمنصة الطباعة، وضبط هيكل الدعم، والمعالجة الحرارية لتخفيف الضغط بعد الطباعة. ولكن لنكون صادقين، لا يوجد حل نهائي لهذا الأمر. في كل مرة يتم فيها استكشاف مادة جديدة أو بنية جديدة، يجب استكشافها مرة أخرى.
• تحسين المسامية والكثافة: يمكن أن تقوم SLM بتشغيل الأجزاء عالية الكثافة، ولكن لا توجد مسام مستحيلة. على وجه الخصوص، لا يتم ضبط المعلمات بشكل صحيح، أو أن جودة المسحوق لا ترقى إلى المستوى القياسي، وهو ما يجعلها عرضة للمسامات الدقيقة. تجربتي هي أن معلمات الطاقة وسرعة المسح وسُمك الطبقة يجب تجربتها واختبارها للعثور على أفضل تركيبة. في بعض الأحيان، يجب أيضًا مراعاة نقاء جو الغاز الخامل، والمحتوى العالي من الأكسجين، ولكن أيضًا من السهل إنتاج المسام.
• تحسين جودة السطح: سيكون سطح الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد خشنًا دائمًا، وهو ما تحدده خصائص جزيئات المسحوق وتراكم طبقة تلو الأخرى. على الرغم من أن ذلك لا يؤثر على الوضع العام، إلا أنه يصبح مشكلة في بعض سيناريوهات التطبيقات ذات المتطلبات السطحية العالية، مثل الأجهزة الطبية أو القوالب الدقيقة. وفي هذا الصدد، نأمل عادةً في المعالجة اللاحقة.

عملية ما بعد المعالجة:

غالبًا ما تكون الأجزاء المطبوعة مجرد منتجات شبه جاهزة. ومن أجل جعلها قادرة حقًا على التطبيقات الصناعية، فإن المعالجة اللاحقة هي خطوة أساسية.

• معالجة حرارية (محلول صلب، تعتيق): الوسيلة الأكثر استخدامًا، وذلك أساسًا لتحسين الخواص الميكانيكية للأجزاء. على سبيل المثال، بعد طباعة الفولاذ المقاوم للصدأ، قد يكون الهيكل الداخلي غير متساوٍ. من خلال المعالجة بالمحلول الصلب، يمكن إذابة الكربيد، ويمكن تحسين توحيد الحبوب، ويمكن تحسين اللدونة والمتانة. إذا كان من الفولاذ المقاوم للصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ تصلب هطول الأمطار، ثم معالجة الشيخوخة، يمكن أن يجعلها تحقق قوة وصلابة أعلى. يمكن لهذه العلاجات تحسين أداء الخدمة للمادة بشكل كبير.
• معالجة السطح (التلميع، الصقل بالخردق): من أجل تحسين مشكلة خشونة السطح المذكورة أعلاه، يعد التلميع خيارًا شائعًا، والذي يمكن أن يجعل سطح الجزء أملس كالمرآة. من ناحية أخرى، يُدخل الصقل بالخردقة بالرذاذ إجهادًا ضاغطًا عن طريق قصف سطح الجزء بجزيئات رذاذ عالية السرعة، وهو أمر مفيد جدًا لتحسين أداء إجهاد الجزء، خاصةً تلك الأجزاء التي تتحمل أحمالاً متناوبة.
• HIP (الضغط المتوازن الساخن): تقنية ما بعد المعالجة ذات المستوى القاتل. يمكن أن يكون HIP مفيدًا إذا كانت هناك مسام صغيرة متبقية داخل الجزء. في بيئة درجة الحرارة المرتفعة والضغط العالي، ستزحف المادة، وسيتم "عصر" هذه المسام الدقيقة للخارج، بحيث يمكن تحسين كثافة الأجزاء بشكل أكبر، بل وتصل إلى مستوى المطروقات، مما يحسن بشكل كبير من خصائصها الميكانيكية، وخاصة عمر التعب. الأمر أشبه بإعطاء الجزء "تدليكًا عميقًا" لإخراجه من الطريق.

الطباعة ثلاثية الأبعاد لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ: تجربتي وخبرتي في التطبيق والخبرة

مرحباً بالجميع! بالحديث عن تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ، لدي الكثير لأقوله. على مر السنين، شهدت كيف انتقلت هذه التقنية من "حداثة" في المختبر إلى طليعة التطبيقات الصناعية. حتى أنني أعتقد أحيانًا أننا نستهين بإمكانياتها.

1. المعدات الطبية: هذا معطر حقًا!

لتحديد المجال الأكثر اهتمامًا بالطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، فهو ليس سوى الأجهزة الطبية. إذا فكرت في الأمر، الأدوات الجراحية، والزراعات المختلفة، مثل جراحة العظام.

إن العملية التقليدية لصنع تلك الهياكل الداخلية المعقدة هي ببساطة ضرب من الخيال. ولكن مع الطباعة ثلاثية الأبعاد، افعل ما تريد! يمكننا صنع هياكل مسامية، وهو أمر ملائم حقاً لنمو العظام. والتوافق الحيوي للمواد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن أيضًا الكثير من الاطمئنان.

أتذكر ذات مرة، قمنا بطباعة مجموعة من الأدلة الجراحية المخصصة لفريق من الأطباء. كان من المستحيل القيام بالدقة والتعقيد بالطرق التقليدية. عندما حصل عليها الأطباء، جعلتني نظرة الدهشة في أعينهم أشعر أن كل ما فعلناه كان يستحق العناء. أفكر أحيانًا أنه لو كانت هذه التكنولوجيا متاحة قبل بضع سنوات، هل كانت ستساعد المزيد من الناس؟

2. الفضاء الجوي: خفيف الوزن، موضوع أبدي!

في مجال الطيران، تكون متطلبات المواد في مجال الطيران قاسية. خفيفة الوزن، ودرجة حرارة عالية وضغط مرتفع، وهندسة معقدة... تبدو وكأنها رأس كبيرة.

ولكن الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بالتحديد هي التي تُظهر إمكانات مذهلة في هذا الصدد. حيث يمكنها طباعة هياكل شبكية داخلية معقدة لا يمكن تصنيعها بالعمليات التقليدية، وهو ما يضمن ليس فقط القوة، بل يقلل الوزن بشكل كبير. نحن نعلم أن كل 1 جرام من الوزن المفقود في الطائرة يمثل توفيراً حقيقياً.

لقد عملت ذات مرة على مشروع لاستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من الفولاذ المقاوم للصدأ لصنع موصلات على الطائرات. لا تلبي الأجزاء المطبوعة جميع متطلبات الأداء الميكانيكي فحسب، بل إن وزنها أخف بكثير من المعالجة التقليدية. على الرغم من أن سرعة الطباعة ليست الأسرع، إلا أنه بالنظر إلى الفائدة النهائية، فإن هذا الاستثمار في الوقت يستحق العناء بالتأكيد. في المستقبل، أعتقد أن تطبيق هذه القطعة سيكون أكثر وأكثر شمولاً، وحتى بعض مكونات نظام الوقود المقاومة للتآكل يمكن طباعتها.

3- صناعة السيارات: جنة للابتكار والتخصيص

لم يتضاءل حماس صناعة السيارات للطباعة ثلاثية الأبعاد أبدًا. ينعكس دور الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ هنا بشكل أكبر في القوالب المعقدة والنماذج الأولية الوظيفية والأجزاء المخصصة ذات الدفعات الصغيرة. على سبيل المثال، بعض قنوات تبريد القوالب المعقدة للغاية، تكاد تكون المعالجة بالطرق التقليدية مستحيلة. ولكن يمكن إجراء الطباعة ثلاثية الأبعاد بسهولة، مما يقلل بشكل كبير من دورة التطوير ويحسن جودة المنتج.

هناك أيضًا بعض الأجزاء المخصصة للمركبات عالية الأداء، مثل بعض الأجزاء الدقيقة للشواحن التوربينية، أو مكونات نظام العادم الخاصة. دفعة صغيرة، عالية الأداء، أليس هذا تخصص الطباعة ثلاثية الأبعاد من الفولاذ المقاوم للصدأ؟ على الرغم من أنها لم تصل بعد إلى مرحلة الإنتاج الضخم، إلا أن لديّ حدس بأنها ستكون أكثر فأكثر في مجال الطرازات المتطورة وسيارات السباق.

4. تصنيع القوالب: مع شكل التبريد، اختراق ثوري!

عندما يتعلق الأمر بتصنيع القوالب، فإن عداء التبريد المطابق هو بالتأكيد تطبيق يضيء عيني. في الماضي، عند تصنيع قوالب الحقن، كانت عداءات التبريد في الماضي مستقيمة، وكان تأثير التبريد محدودًا، مما أدى إلى تشوه المنتج ودورة طويلة.

والآن، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ دمج أي شكل من أشكال عداء التبريد المطابق داخل القالب مباشرة، بحيث يكون المبرد أقرب إلى سطح التجويف، وترتفع كفاءة التبريد مباشرةً! لا يقتصر الأمر على تقصير دورة الإنتاج فحسب، بل الأهم من ذلك أنه يمكن أن يحسّن جودة المنتج واتساقه بشكل كبير.

لقد رأيت حالة تم فيها تبريد قالب قطعة بلاستيكية بالشكل، وتم تقصير دورة الإنتاج بمقدار 20%، وانخفض معدل الخردة بشكل كبير. هذه ببساطة ثورة صغيرة في صناعة القوالب!

5. مجالات أخرى: إمكانات غير محدودة تستحق الاستكشاف

وبالطبع، فإن تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد من الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر من ذلك بكثير. ففي مجال الطاقة، مثل بعض المكونات المعقدة في معدات الطاقة النووية، أو مكونات غرفة الاحتراق في توربينات الغاز، يمكن استخدام مقاومتها العالية لدرجات الحرارة ومقاومتها للتآكل.

بالنسبة لبعض الصمامات الدقيقة ودوافع المضخات في الصناعة الكيميائية، إذا كانت هناك حاجة إلى هياكل معقدة وخصائص خاصة، يمكن أن توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ حلاً جيدًا أيضًا. حتى في مجال السلع الاستهلاكية، مثل بعض علب الساعات الراقية، والسكاكين المخصصة، يتم تجربة هذه التقنية. أعتقد أنه ما دمنا نجرؤ على التفكير، يمكن أن تجلب لنا الطباعة ثلاثية الأبعاد من الفولاذ المقاوم للصدأ مفاجآت.

التطور المستقبلي والرؤية المتعمقة للطباعة ثلاثية الأبعاد لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ

من وجهة نظر خبيري التكنولوجي المخضرم، فإن مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد لمسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ هو أكثر بكثير من مجرد تكرار تكنولوجيا السطح، بل هو أيضًا ثورة 1 التكامل العميق لعلوم المواد والتصنيع الذكي ونماذج التطبيق. دعونا نضربها واحدة تلو الأخرى.

أولاً وقبل كل شيء الابتكار المادي، الذي هو بالتأكيد القوة الدافعة الأساسية، هو أيضًا مكان أحلامنا للمشاركة في المواد. من السهل استخدام المسحوق الحالي من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن في مواجهة سيناريوهات التطبيق المتزايدة الصرامة، مثل المكونات الطرفية الساخنة للمحركات الهوائية، أو الأجزاء الهيكلية لمحطات الطاقة النووية، أو المكونات الرئيسية لمعدات الاستكشاف في أعماق البحار، من الواضح أن حدود أدائها تحتاج إلى توسيع نطاقها.

لذلك، فإن المستقبل سيركز حتمًا على تطوير المزيد من مساحيق السبائك عالية الأداءمثل الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب، والفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب، وما إلى ذلك، لتلبية متطلبات الأداء العالي القوة والمتانة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل والزحف في درجات الحرارة العالية.

ولكنني شخصياً أعتقد أن الإنجاز الأكبر يكمن في المواد المتدرجة وظيفيًا (FGM) والمساحيق المركبة متعددة المواد. تخيل أن مناطق مختلفة من جزء ما يمكن أن يكون لها خصائص مختلفة للغاية - على سبيل المثال، يمكن أن يكون السطح فائق الصلابة ومقاوم للتآكل، والجزء الداخلي يحافظ على صلابة ممتازة؛ أو المعدن والسيراميك المتقدم والبوليمرات البوليمرية وحتى المواد الذكية للطباعة المركبة، وتحقيق التكامل بين البنية المجهرية والوظائف الكلية التي لا يمكن أن تتطابق مع العمليات التقليدية.

ولا يقتصر الأمر على تراكب الأداء فحسب، بل أيضًا توسيع البعد الوظيفي. حتى أننا نستكشف إمكانية تضمين آلية الشفاء الذاتي (الشفاء الذاتي) في المساحيق المركبة، مما يسمح للأجزاء المطبوعة "بالشفاء" تلقائيًا عند بدء التشققات الدقيقة، الأمر الذي سيقلب تمامًا فهمنا لعمر المواد وموثوقيتها. قد يبدو الأمر خيالاً علمياً بعض الشيء، ولكن الأبحاث القائمة على الذكاء البيولوجي وذكاء المواد في الطريق بالفعل.

بعد ذلك، دعنا نتحدث عن تحسين العملية، وهي "ساحة المعركة الرئيسية" من الكفاءة والتكلفة. وبصراحة، لا يزال هناك مجال للتحسين في سرعة التشكيل ومحدودية الحجم والتكلفة الشاملة للطباعة ثلاثية الأبعاد للفولاذ المقاوم للصدأ.

مما لا شك فيه أن تحسين سرعة الطباعة هو أولوية قصوى، الأمر الذي يتطلب ترقية منسقة للطاقة ودقة التحكم في البقعة واستراتيجية المسح لأجهزة إدخال الطاقة مثل الليزر ومصادر الحزمة الإلكترونية. أتوقع أنه في السنوات القليلة المقبلة، سيصبح نظام الصهر التعاوني متعدد أشعة الليزر/مصادر أشعة الإلكترون المتعددة هو السائد، مع نظام أكثر ذكاءً لنشر المسحوق وتداوله، لتحقيق تحسن هائل في كفاءة الطباعة.

وفي الوقت نفسه، فإن اختراق في حجم التشكيل هو المفتاح لفتح المزيد من مجالات التطبيق. يمكننا الآن صنع شفرة توربينات دقيقة. وهدفنا في المستقبل هو طباعة أجزاء هيكلية أكبر، مثل قسم إطار الطائرة بالكامل أو القالب الكبير، الأمر الذي يتطلب بناء معدات أكبر وحل مشاكل التحكم في الإجهاد والتشوه في عملية الطباعة على نطاق واسع.

على جانب التكلفة، عندما يتم تحطيم الحواجز التقنية تدريجيًا، ستنخفض تكاليف اقتناء المعدات وتكاليف المساحيق وتكاليف التشغيل والصيانة بشكل كبير مع الإنتاج على نطاق واسع. تمامًا مثلما حدث عندما دخلت الصناعة لأول مرة، كانت أداة ماكينة التحكم الرقمي بنظام التحكم الرقمي باهظة الثمن بشكل يبعث على السخرية، والآن أصبحت شائعة جدًا.

وأعتقد أنه مع نضوج العملية وتفشي الطلب في السوق، فإن تكلفة القطعة الواحدة للطباعة ثلاثية الأبعاد من الفولاذ المقاوم للصدأ ستصل تدريجيًا إلى المستوى المقبول في الصناعة.

النقطة الثالثة، التي أقدرها بشكل خاص، هي بناء نظام توحيد المعايير والاعتماد، وهي الطريقة الوحيدة حتى تنضج الصناعة.

في الوقت الحاضر، هناك العديد من المعدات والمواد ومعلمات العملية المختلفة في ازدهار كامل، ولكن هناك نقص في "اللغة" و"القياس" الموحد، مما يؤثر بشكل مباشر على استقرار الجودة وقابلية التكرار للمنتج النهائي. لا سيما في مجال الطيران والمعدات الطبية وغيرها من المجالات ذات المتطلبات العالية الموثوقية، فإن أي قدر من عدم اليقين يعتبر قاتلاً.

ولذلك، فإن مجموعة من الإجراءات الصارمة معايير درجة المواد، ومعايير جودة المسحوق، ومواصفات بارامترات عملية الطباعة، ومتطلبات ما بعد المعالجة، ومعايير الاختبارات غير المتلفة سيتم وضعها حتمًا في المستقبل. وينبغي ألا تغطي هذه المعايير تركيبة المادة فحسب، بل يجب أن تشمل أيضًا تحسين توزيع حجم الجسيمات وكروية المسحوق وسيولة المسحوق والتحكم في مجال درجة الحرارة ومجال الضغط أثناء عملية الطباعة.

حتى أنني أعتقد أن وكالات الاعتماد المستقلة التابعة لجهات خارجية ستلعب دورًا متزايد الأهمية في سلسلة صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد للفولاذ المقاوم للصدأ بأكملها، بدءًا من موردي المسحوق إلى مزودي خدمات الطباعة، إلى المنتج النهائي، الصارم شهادة التأهيل وشهادة المنتج. وبهذه الطريقة فقط يمكننا تحقيق "الصلاحية للطيران" و"الملاءمة الطبية"، بحيث يمكن استخدام أجزاء الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع وبأمان في المجالات الرئيسية.

أخيراً، دعني أتحدث عن التصنيع الذكي، وهو الشكل النهائي للتصنيع الإضافي والاتجاه الثوري الحقيقي. هذه ليست مجرد أتمتة بسيطة، ولكنها "مصنع ذكي" يجمع بين ** الذكاء الاصطناعي (AI) والبيانات الضخمة وإنترنت الأشياء (IoT) والتوائم الرقمية (التوأم الرقمي) ".

تخيّل مستقبل خطوط إنتاج الطباعة ثلاثية الأبعاد، سيصبح الذكاء الاصطناعي "عقلاً" قويًا. يمكنه اختيار المواد تلقائيًا وتحسين مسارات الطباعة ومعلماتها وفقًا لمتطلبات التصميم.

أثناء عملية الطباعة، يمكن مراقبة درجة حرارة الحوض المنصهر وتوحيد انتشار المسحوق ودقة سماكة الطبقة في الوقت الفعلي من خلال مستشعرات مدمجة عالية الدقة، وحتى يمكن التنبؤ بالعيوب المحتملة. وبمجرد العثور على الانحراف، يمكن للذكاء الاصطناعي ضبط المعلمات على الفور، وتحقيق التحكم في الحلقة المغلقةوتحسين العائد والاستقرار بشكل كبير.

ومن ناحية أخرى، تقوم البيانات الضخمة بتجميع كميات هائلة من بيانات العمليات وبيانات أداء المنتج، وتعمل باستمرار على تحسين تركيبات المواد ومعلمات العملية من خلال التعلم العميق لتشكيل نظام إنتاج ذاتي التعلم وقابل للتكيف. إن تقنية التوأم الرقمي يقوم ببناء نسخة افتراضية من عملية الطباعة الفيزيائية، ويحاكي سلوك الطباعة في الوقت الحقيقي في البيئة الافتراضية، ويتنبأ بالتشوه الإجهادي والإجهاد المتبقي وغيرها من المشاكل، ويحسّنها لتقليل تكلفة "التجربة والخطأ.

بل إنني أتنبأ بجرأة أن مصنع الطباعة ثلاثية الأبعاد المستقبلي قد لا يتبقى له في الواقع سوى عدد قليل من المعدات عالية الذكاء، مع مركز ذكاء اصطناعي قوي، لتحقيق التشغيل الفعال على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع دون تدخل يدوي. وهذا ليس فقط ثورة في الكفاءة والتكلفة، بل أيضاً توسع لا نهائي لحدود الجودة والابتكار.