고분자 3D 인쇄:실제 기술의 6가지 혁신적인 예 탐색

거의 모든 산업 분야의 기업에서 폴리머 3D 프린팅을 채택하여 제품 설계, 개발 및 생산의 혁신을 주도하고 있습니다.

오늘 우리는 폴리머 3D 프린팅 덕분에 가능해진 최근 혁신의 6가지 예를 살펴보고 이 기술이 자동차, 의료 및 소비재 부문에 걸쳐 기업의 판도를 어떻게 바꾸고 있는지 알아봅니다.

1. 자동차 시트 맞춤설정

혁신적인 3D 프린팅 애플리케이션을 개발하는 것은 자동차 산업에 새로운 것이 아닙니다. 최근의 한 예는 고급 자동차 제조업체인 Porsche에서 나옵니다.

올해 초 이 회사는 3D 프린팅과 격자 디자인을 활용한 스포츠카 시트에 대한 새로운 개념을 도입했습니다.

새로운 시트에는 3D 프린팅된 중앙 시트와 등받이 쿠션 섹션이 있으며, 열가소성 폴리우레탄(TPU라고도 함)으로 제작된 부드러운 고무 같은 플라스틱입니다. 이 유연한 소재를 사용하여 시트를 단단함, 중간, 부드러움의 3단계로 맞춤화할 수 있습니다.

3D 프린팅된 영역은 격자와 같은 구조를 가지고 있으며 플라스틱 쉘에 접착되어 있으며 포르쉐의 통기성 있는 Racetex 메쉬 소재로 덮여 있습니다. 글쎄요, 완전히 덮인 – 위 이미지에서 볼 수 있듯이 포르쉐 잎, 이른바 '창문 패널'은 붉은 색 3D 인쇄 쿠션 층을 드러냅니다.

이 응용 프로그램을 위해 독일 자동차 제조업체는 맞춤형 운전자 맞춤형 시트 피팅이 표준인 모터스포츠 부문에서 영감을 받았습니다.

3D 프린팅으로 제작된 전체 버킷 시트를 사용할 수 있습니다. 2020년 5월부터 트랙 드라이버 40명 대상 이제 포르쉐는 2021년 중반의 최종 도로용 시트 모델을 개발하는 데 사용할 고객 피드백을 수집하고 있습니다.

포르쉐는 앞으로 개인 맞춤화를 통해 견고함과 색상을 넘어 시트 커스터마이징을 확장하고자 합니다. 고객의 특정 신체 윤곽에 맞는 좌석. 3D 프린팅은 현재 이 수준의 맞춤화를 가능하게 하는 유일한 기술로 남아 있습니다.

2. 더 안전한 자전거 헬멧 개발

스포츠 용품의 3D 프린팅에 대한 많은 소비자 브랜드의 관심이 높아지고 있습니다. 그러한 브랜드 중 하나는 3D 인쇄 및 3D 스캐닝의 도움으로 맞춤형 자전거 헬멧을 제조하는 영국 회사인 HEXR입니다.

3D 프린팅된 최초의 자전거 헬멧은 아니지만 HEXR의 데뷔 헬멧은 튼튼한 나일론 소재인 폴리아미드 11을 사용한 최초의 헬멧입니다.

전통적으로 헬멧의 내부 라이너는 발포 폴리스티렌 폼(EPS)을 사용하여 생산됩니다. 그러나 HEXR 팀은 맞춤형 나일론 자전거 헬멧이 폼 기반 헬멧보다 라이더를 더 잘 보호할 수 있다고 믿었습니다. 이를 증명하기 위해 회사는 속도 및 가속도 테스트에서 PA 11 헬멧을 다른 자전거 헬멧과 비교했습니다. HEXR는 헬멧이 40개 이상의 샘플에서 평균 30% 더 나은 성능을 보였다고 주장합니다.

나일론 헬멧의 성공 비결은 맞춤형 허니컴 디자인으로 분산되도록 구조화되어 있다는 것입니다. 에너지. 이것은 에너지를 더 넓은 영역에 퍼뜨리고 심각한 부상의 위험을 예방하는 데 도움이 됩니다.

이 디자인을 가능하게 하기 위해 3D 프린팅과 3D 스캐닝이 함께 사용됩니다. HEXR 팀은 모바일 피팅 앱, EOS의 폴리머 선택적 레이저 소결 기술(SLS), Arkema의 식물 기반 재료를 결합한 3D 스캔에서 3D 인쇄 워크플로를 사용하고 있습니다.

HEXR에 따르면, 3D 프린팅은 제거 가능한 패딩, 쉘, 스트랩 및 기타 요소를 위한 벌집 모양과 복잡한 공동을 만드는 유일한 방법입니다. 또한 3D 프린팅에는 금형이 필요하지 않으므로 추가 비용 없이 각 헬멧을 변경할 수 있습니다.

HEXR는 '두 개의 머리는 똑같지 않습니다. 그래서 헬멧은 왜 그래야 합니까?'라는 모토에 따라 맞춤형 헬멧의 가치를 믿으며, 빠르게 발전하는 3D 프린팅 기술은 이러한 비전을 실현하는 데 도움이 됩니다.

3. 3D 인쇄 안장으로 향상된 라이딩 경험

사이클링의 세계는 특히 3D 프린팅 기술을 환영하는 것 같습니다. 일부 회사는 헬멧 디자인을 재창조하는 반면 다른 회사는 3D 프린팅을 사용하여 우수한 자전거 안장을 개발합니다.

사이클링에서 편안함이 가장 중요하지만 대부분의 안장은 아직 편안함, 성능 및 안정성 사이의 균형을 찾지 못하고 있습니다.

3D 프린팅이 도움이 될 수 있는 한 가지 방법은 지능형 설계를 통해 안장의 성능과 편안함을 향상시키는 것입니다.

3D 프린팅 기술 개발업체인 Carbon은 디지털 제조를 통해 자전거 안장 디자인을 혁신하기 위해 자전거 회사인 Fizik과 제휴했습니다.

Digital Light Synthesis(DLS)라고 하는 Carbon의 수지 3D 프린팅 기술과 Fizik의 전문성을 결합하여 회사는 안장 내의 여러 기능 영역을 설계 및 제조하고 각각을 개별적으로 미세 조정할 수 있었습니다. 특정 기계적 특성을 위해.

이것은 각 구역이 독특한 쿠셔닝과 기계적 반응을 가지고 있음을 의미합니다. 예를 들어, 중앙은 후드에서 페달을 밟을 때 지지력을 제공하고 뒤쪽은 더 뒤로 위치하도록 부드럽게 쿠션을 제공합니다.

3D 프린팅, 지능형 디자인 및 압력 매핑의 조합은 안장을 개선하는 데 도움이 되었습니다. 더 가벼운 무게, 통기성 및 향상된 편안함과 같은 성능 이점을 제공합니다.

자전거 타는 사람들은 라이딩 경험과 성능을 향상시킬 방법을 끊임없이 찾고 있으며 3D 프린팅은 도구 상자에서 실행 가능한 솔루션이 될 것으로 보입니다.

4. 더 똑똑해진 스노우보드 바인딩 디자인

스포츠 테마를 계속하기 위해 폴리머 3D 프린팅과 인공 지능(AI)이 최근 결합되어 아마도 가장 스마트한 스노우보드 바인딩을 만들었습니다.

스노보드에서 바인딩은 스노우보드와 직접 연결되며 최상의 라이딩 경험을 보장하기 위해 라이더의 보드와 스타일에 잘 맞아야 합니다.

스노우보드 브랜드 Now와 스페인 3D 프린팅 회사 Addition은 노하우와 기술을 결합하여 세계 최초의 AI 설계 및 3D 프린팅 바인딩을 현실화했습니다.

팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 제너레이티브 디자인 도구를 사용하여 공격적인 조각 및 회전 중에 바인딩이 받는 스트레스를 에뮬레이트하는 로드 케이스를 구축할 수 있었습니다.

수 시간에 걸친 시뮬레이션과 데이터 분석 끝에 회사는 PBF(Polymer Powder Bed Fusion) 기술을 사용하여 나일론 12로 인쇄할 최종 디자인을 내놓았습니다.

하지만 3D 인쇄 및 AI 설계 바인딩은 무엇을 제공해야 할까요? 우선 기존 바인딩보다 25% 가볍습니다. 무게 감소는 바인딩 반응에 긍정적인 영향을 미칩니다. 이것은 바인딩이 즉각적인 가장자리 제어를 허용하므로 더 강력한 회전이 가능함을 의미합니다.

물론 3D 프린팅을 사용하여 제본을 만드는 것은 단순한 변덕이 아니었습니다. 그것은 제너레이티브 디자인 도구의 도움으로 생성된 디자인과 실제로 일치하는 제조 방법으로 판명되었습니다.

3D 프린팅은 고급 디자인 소프트웨어와 결합되어 확실히 스노보드 산업에서 훨씬 더 혁신적이고 최적화된 맞춤형 제품 개발을 위한 길을 열었습니다.

5. 3D 인쇄된 면봉이 COVID-19 테스트 키트의 공백을 메웁니다.

COVID-19 위기를 막는 데 있어 바이러스 테스트는 전염병 진단 및 추적의 핵심입니다. 그러나 많은 국가에서 검사 능력을 늘리는 데 어려움을 겪고 있습니다. 특히 검사 키트를 처리하는 데 필요한 긴 비강 면봉과 화학 물질이 부족하기 때문입니다.

특히 수지를 사용한 3D 프린팅은 빠르고 저렴하며 대규모로 생산할 수 있기 때문에 비강 면봉 생산에 대한 솔루션 중 하나로 입증되었습니다.

3D 프린팅은 공급망에 차질이 있거나 전통적인 제조 방식이 제한적일 때 실행 가능한 생산 방법으로 사용할 수 있음을 입증했습니다.

비강 면봉의 경우, 치과 산업을 위해 개발된 수지 기반 3D 프린터 및 재료는 비강 면봉 생산에 적용되었습니다. Resin 3D 프린팅은 코 면봉의 미세한 특징에 적합한 고해상도 공정입니다. 또한 많은 치과용 레진 3D 프린터는 즉시 사용할 수 있는 생체 적합성 인증 물질을 보유하고 있습니다.

Formlabs 및 Carbon에서 EnvisionTEC 및 Origin에 이르기까지 많은 수지 3D 프린터 회사가 COVID-19 테스트를 위해 3D 프린팅 비강 면봉을 사용했으며 수백만 개의 면봉이 이미 전 세계 병원으로 배송되었습니다.

3D 인쇄된 코 면봉은 3D 인쇄된 안면 보호구, 인공호흡기 및 인공호흡기를 포함하여 계속 부족한 기타 필수 공급품 목록에 추가됩니다. 3D 프린팅은 이러한 긴급한 요구를 해결하고 의료 산업 전체에서 디지털 제조의 채택을 주도할 수 있는 독특한 기회를 제공할 수 있습니다.

6. 3D 인쇄 직물의 미래

폴리머 3D 프린팅이 다양한 산업 분야에서 사용되고 있지만 섬유 부문에서의 잠재력은 아직 완전히 실현되지 않았습니다. 그러나 폴리머 전문가인 Polymaker와 Covestro의 개발로 의류용 3D 프린팅 채택을 크게 가속화할 수 있습니다.

최근까지 폴리락트산(PLA)과 같은 3D 프린팅 가능한 합성 소재는 섬유로 사용될 만큼 유연하고 편안하지 않았습니다. 대부분의 경우 이 기술은 패션 산업에서 기존 직물 위에 단단한 요소를 추가하는 데 사용됩니다.

그러나 Polymaker와 Covestro의 새로운 접근 방식은 섬유 및 패션 산업에서 3D 프린팅이 사용되는 방식을 바꿀 수 있습니다.

두 회사는 3D 프린터 제조업체와 협력하여 3D 인쇄 직물을 위한 새로운 기술을 개발했습니다. 이 기술에는 하드웨어(유연한 재료에 특화된 3D 프린터), TPU와 같은 유연한 재료, 특히 패브릭 개발을 위한 새로운 디자인 소프트웨어가 포함됩니다.

이러한 조합을 통해 일반적으로 두께가 2~5층에 불과한 2D 패브릭을 생산할 수 있습니다. , 그런 다음 기존 워크플로에 통합되어 모자, 신발, 장갑과 같은 의류 제품을 만듭니다. 이 프로세스의 주요 이점 중 하나는 3D 인쇄된 직물 조각이 잘라 버려야 하는 여분의 직물을 생성하지 않아 낭비가 적다는 것입니다.

지금까지 3D 프린팅 직물은 본질적으로 과학 및 패션 실험에 불과했으며 실용적인 가치는 거의 없었습니다. Polymaker와 Covestro의 최근 개발은 직물 생산에 3D 인쇄를 사용할 수 있는 가능성을 열어주고 있으며, 궁극적으로 3D 인쇄된 직물을 실험실과 패션쇼에서 가져와 실제 소비자 응용 프로그램으로 가져올 수 있습니다.

고분자 3D 프린팅:기업의 혁신 지원

혁신적인 3D 프린팅 애플리케이션의 6가지 예를 다루었지만 이는 빙산의 일각에 불과합니다. 폴리머 3D 프린팅의 사용 사례 범위는 비약적으로 증가하고 있습니다.

폴리머 3D 프린팅 기술의 발전과 소재 선택의 폭이 넓어짐에 따라 3D 프린팅으로 우수한 아이템을 개발하고 업계의 변화를 주도할 수 있는 절호의 기회가 있습니다.