홀로그램 3D 프린팅 - 산업의 미래

적층 제조 공정은 계속해서 혁신의 혜택을 누리고 있습니다. 이번 주 Concordia의 연구원 그룹은 홀로그램을 사용하여 복잡한 디자인 등을 3D 프린팅하는 방법을 소개했습니다.

3D 프린팅은 계속해서 혁신의 혜택을 누리고 있습니다. 이번 주 Concordia의 연구원들은 홀로그램을 사용하여 복잡한 디자인 등을 3D 프린팅하는 방법을 소개했습니다. 그들의 홀로그램 3D 프린팅 방법은 많은 사람들에게 현재 기술의 많은 단점에 대한 해결책으로 간주됩니다. 홀로그램 3D 프린팅에 대해 알아야 할 모든 것과 이것이 업계의 미래인 이유는 다음과 같습니다.

3D 프린팅 부문은 지난 10년 동안 사용자, 기술, 재료 과학, 방법을 포함한 모든 지표에서 폭발적인 성장을 보였습니다. 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 형태는 여전히 열과 레이저를 사용하여 재료를 원하는 모양으로 성형합니다. 이 전략은 효과적인 것으로 입증되었지만 여전히 사용자가 바라는 점이 많습니다.

다이렉트 사운드 프린팅(DSP)

2022년에는 음파를 이용한 3D 프린팅 방식이 시장에 선보였습니다. 이 전략은 음파를 활용하여 인쇄물을 원하는 모양으로 경화시킵니다. 음파는 액체의 정압이 증기압 아래로 떨어질 때마다 발생하는 캐비테이션을 생성하는 데 사용됩니다. 이 상태는 밀리초 동안 높은 압력과 열을 생성합니다. 이 열은 3D 프린팅 재료를 빠르게 굳히는 데 사용됩니다.

홀로그램 다이렉트 사운드 프린팅(HDSP)

연구원들은 Nature Communications 저널에 최근 게재된 HDSP(Holographic Direct Sound Printing)라는 기사에서 현재 DSP 방식의 업그레이드를 제안했습니다. 이 새로운 접근 방식은 음향 홀로그램을 활용하여 프로세스를 개선합니다. 홀로그램은 특정 위치에 캐비테이션 기포를 유도하는 특수 패턴의 음파를 사용합니다.

화학적으로 활성화된 음향 캐비테이션 버블은 실시간 주문형 국부 중합을 제공하여 연구자들이 소리를 사용하여 더욱 효과적이고 자세하게 인쇄할 수 있도록 해줍니다. 연구에 따르면 프린팅 공정을 통해 엔지니어는 원하는 프린팅의 단면 이미지를 검사하고 저장할 수 있어 디자인 역량이 향상되고 연구자가 내부 구조를 개선할 수 있습니다.

HDSP 프린터

HDSP 프린터는 이전 제품과 반대되는 방식으로 설정됩니다. 인쇄 암이 움직이는 대신 전동 플랫폼이 고정된 홀로그램 이미지 내에서 재료를 이동합니다. 이 시스템은 고급 알고리즘을 기반으로 사전 프로그래밍된 패턴을 활용하여 홀로그램 이미지 주위로 로봇 팔을 탐색하여 음파화학 반응이 발생하고 인쇄물을 경화시킬 수 있도록 합니다.

홀로그램 3D 프린팅 테스트

연구 논문에서는 새로운 적층 제조 공정의 검증에 사용되는 몇 가지 테스트 방법을 자세히 설명합니다. 연구원들은 HDSP의 기능과 성능을 측정하기 위해 일련의 초음파 화학 발광 및 고속 이미징 실험을 수행했습니다. 특히 중합 과정, 튜닝 효과, 로봇 동작, 소프트웨어 계산에 대한 자세한 설명을 포함하여 주요 세부 사항을 추적했습니다.

홀로그램 3D 프린팅 결과

연구 결과는 판도를 바꾸고 있습니다. 우선, 연구원들은 공급 속도와 복잡한 인쇄물을 변경하는 능력 사이에 직접적인 상관 관계가 있음을 발견했습니다. 따라서 팀은 고급 소프트웨어 알고리즘을 통합하여 각 인쇄물의 요구 사항에 따라 매개변수를 최적화했습니다. 이러한 방법을 통해 이전 디자인보다 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 매우 정확한 인쇄 구조가 탄생했습니다.

팀은 계속해서 다양한 재료에 인쇄할 수 있는 HDSP의 능력을 연구했습니다. 또한 다양한 수준의 강도, 디자인 및 배치에서 홀로그램이 공정에 미치는 영향을 테스트했습니다. 마지막으로 다공성, 재질 등 다양한 구조가 튜닝 과정에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다.

원격 거리 인쇄(RDP)

이 연구의 가장 중요한 혁신은 원격 인쇄에 관한 것입니다. 엔지니어들은 HDSP를 사용하여 벽과 기타 구조물 뒤에 있는 물체를 인쇄할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이러한 내부 프린팅 방법은 자동차 부품이 설치되지 않고 제자리에 프린팅되는 미래를 가능하게 할 수 있습니다. 더욱 인상적인 점은 동일한 전략을 사용하여 비침습적인 방식으로 장기를 인쇄하거나 내부 손상을 복구할 수 있다는 것입니다.

홀로그램 3D 프린팅의 장점

연구원들은 HDSP가 거의 모든 카테고리에서 DSP보다 우수한 이유에 대해 설득력 있는 사례를 제시했습니다. 우선, 복셀별 인쇄 전략으로 제한되었던 원래 DSP 방식보다 훨씬 빠릅니다. HDSP를 사용하면 여러 영역을 동시에 경화할 수 있습니다. 그 결과 DHSP 방법을 사용하면 최대 20배 더 빠르게 인쇄할 수 있습니다.

HDSP가 제공하는 또 다른 이점은 인쇄 프로세스 중에 이미지를 변경할 수 있다는 것입니다. 3D 프린팅의 전통적인 방법에서는 각 레이어가 적용되고 경화됩니다. 즉, 구성 요소가 이미 추가된 경우 변경할 방법이 없습니다. HDSP 사용자는 최소한의 노력으로 인쇄를 자동으로 변경하는 홀로그램을 변경할 수 있습니다. 따라서 이 접근 방식을 사용하면 인쇄 오류가 줄어들어 낭비가 줄어듭니다.

HDSP는 시장 내에서 새로운 차원의 복잡성을 위한 문을 열어줍니다. 이 프린터는 음파를 활용하여 내부 부품으로 복잡한 디자인을 만들 수 있으므로 엔지니어는 성능과 내구성을 희생하지 않고도 보다 효과적이고 가벼운 옵션을 개발할 수 있습니다.

HDSP가 제공하는 또 다른 획기적인 이점은 개체를 동시에 생성할 수 있다는 것입니다. 이 시스템을 사용하면 단일 세션 동안 여러 인쇄물을 결합하여 노력을 극대화할 수 있습니다. 시스템은 다양한 위치에서 다양한 인쇄물을 수용할 수 있어 인쇄 공간을 최대화하고 인쇄 시간을 단축합니다.

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