COVID-19 привлек внимание к трехмерной печати

В первые дни борьбы с пандемией COVID-19 трехмерная печать была звездой, захватывая заголовки слева и справа. Похоже, все что-то печатали для своей местной больницы.

Спустя несколько месяцев количество историй, рекламирующих способы использования трехмерной печати для печати средств индивидуальной защиты (СИЗ) и деталей для вентиляторов, уменьшилось. Тем не менее, роль технологий в борьбе с вирусом продолжает развиваться.

Когда разразился COVID-19, США, как и весь остальной мир, застали врасплох. Поскольку спрос на СИЗ резко вырос, запасы защитных масок, вентиляторов и масок истощились.

Столкнувшись с этим ужасным стечением обстоятельств, люди и компании ломали голову над тем, как бы облегчить ситуацию. Для тех, у кого есть 3-D принтеры, решение было простым:заставить их работать над изготовлением деталей.

В считанные дни любители, рабочие мастерские, контрактные производители и корпорации в равной степени использовали свое оборудование для аддитивного производства для печати СИЗ. Множество файлов САПР, снятых по всему миру со скоростью света, от разделителей вентиляторов до концепций сменных масок и лицевых щитков. Дизайн часто оптимизировался для процесса печати, что сокращало время и усилия до и после обработки.

Дизайн стал материальным продуктом почти мгновенно благодаря трехмерной печати. Этот метод является примером перехода к Индустрии 4.0, потому что машины практически не требуют времени на настройку. Просто загрузите в машину подходящий материал, загрузите хорошо разработанный файл САПР или срезов, введите параметры, нажмите кнопку «Печать», и вы получите детали за считанные минуты или часы.

Тем не менее, были некоторые недостатки, связанные с использованием трехмерной печати для уменьшения нехватки СИЗ. Многим больницам пришлось выбросить подаренные печатные детали, потому что они не соответствовали необходимым требованиям. Например, некоторые процессы трехмерной печати не позволяли печатать воздухонепроницаемые детали, что делало некоторые части маски непригодными для использования.

В ответ на это Национальный институт инноваций в аддитивном производстве, Национальные институты здравоохранения, управления по контролю за продуктами и лекарствами и Департамент по делам ветеранов начали сотрудничество для быстрой проверки и утверждения жизнеспособных проектов. Усилия помогли стандартизировать усилия печати. Тем не менее, многие производители, вероятно, не знали об этом информационном центре для дизайнов.

Еще одним недостатком немедленной реакции трехмерной печати на COVID-19 было сосредоточение внимания на компонентах, а не на сборке целых продуктов. Например, были одобрены дизайны повязок для лица с принтом для масок для лица, но дополнительные компоненты, такие как прозрачные маски для лица и резинки, поставлялись по традиционным каналам. Хотя печать таких материалов возможна с помощью трехмерных принтеров, они, как правило, дороги и легко обрабатываются только избранными промышленными машинами. Это сделало невозможным массовое производство этих изделий. Со временем даже эти ограниченные приложения были в конечном итоге исключены, поскольку стали доступны более экономичные решения.

Так было ли влияние трехмерной печати на реакцию COVID-19 явным? Едва ли. Фактически, он стал закулисным вкладом в более экономичные производственные технологии.

Как подчеркивается в ответе на СИЗ, трехмерные принтеры хороши для быстрого изменения концепций дизайна и получения реальных функциональных продуктов. Начальная скорость и низкие начальные затраты делают трехмерную печать отличным средством для функционального прототипирования. Однако после того, как дизайн зафиксирован, другие технологии обычно оказываются лучшими вариантами. Хотя стоимость первых блоков с трехмерной печатью ниже, чем стоимость инструмента для литья под давлением, после того, как этот инструмент будет построен, временные и переменные затраты на отдельную единицу будут очень низкими, что позволяет ему обогнать 3D-принтеры, если они высоки. количества требуются. В конечном счете, влияние трехмерной печати на борьбу с COVID-19 заключается в поддержке устаревших процессов.

Один из способов достижения этой цели - создание специальных инструментов для производственного процесса. Применения инструментов сильно различаются:от удержания заготовки на месте до обеспечения правильного размещения эстетического элемента. Обычно инструменты могут быть изготовлены с использованием удобных для потребителя настольных принтеров для экструзии материалов. Несмотря на то, что существует множество приложений для печатных инструментов, одним из наиболее полезных приложений в ответ на COVID-19 было создание трехмерных печатных вставок для инструментов для литья под давлением. В частности, это делается в коммерческих условиях с помощью 3D-принтеров для порошковой фьюжн. Такие системы позволяют печатать очень сложные металлические вставки, которые можно использовать в формах для литья под давлением. Они разработаны со встроенными конформными каналами охлаждения, которые позволяют потоку жидкого хладагента - обычно воды - охлаждать горячий металл, активно сжимая отформованные детали. Исторически их сверлили по прямым линиям. Но с помощью печатных инструментов каналы могут крутиться и поворачиваться так, как не могут традиционные каналы. В результате формы для литья под давлением, в которых используются эти вставки, охлаждаются быстрее, сокращая время цикла и повышая производительность деталей.

COVID-19 привлек внимание к трехмерной печати. Способный быстро изменять новые конструкции и производить детали для решения проблемы нехватки СИЗ, этот метод оказался ценной и очень гибкой частью усилий по раннему реагированию. По мере утверждения и закрепления предпочтительных дизайнов трехмерная печать все чаще переходила на поддержку более традиционных производственных процессов с помощью печатных инструментов. И тогда, и сейчас он сыграл ценную роль в производстве средств индивидуальной защиты и в борьбе с COVID-19.

Каллен Хилкене - основатель и генеральный директор Тренировка.