Мініяцюрныя дыяфрагменныя помпы з'яўляюцца найважнейшымі кампанентамі ў медыцынскіх прыладах, прамысловай аўтаматызацыі і экалагічных сістэмах, якія патрабуюць дакладнага кантролю вадкасці, даўгавечнасці і кампактнай канструкцыі. Інтэграцыяшматматэрыяльны 3D-друкрэвалюцыянізавала іх вытворчасць, дазволіўшы беспрэцэдэнтную наладу і аптымізацыю прадукцыйнасці. У гэтым артыкуле разглядаецца рэвалюцыйнае даследаванне пад кіраўніцтвам MIT па шматматэрыяльным 3D-друку для мініяцюрных дыяфрагменных помпаў, а таксама інавацыйны ўкладМатор ПінгЧэн, лідэр у галіне перадавых рашэнняў для мікрапомпаў.
1. Праграмнае забеспячэнне Foundry ад MIT: забеспячэнне інавацый у дызайне розных матэрыялаў
На пярэднім краі гэтай рэвалюцыі знаходзіцца MITПраграмнае забеспячэнне для ліцейнага абсталявання, наватарскі інструмент для шматматэрыяльнага 3D-друку. Распрацаваны Лабараторыяй камп'ютэрных навук і штучнага інтэлекту (CSAIL) Масачусецкага тэхналагічнага інстытута, Foundry дазваляе інжынерам прызначаць уласцівасці матэрыялаў на этапе...узровень вокселяў(3D-пікселі), што дазваляе дакладна кантраляваць механічныя, цеплавыя і хімічныя характарыстыкі ў межах аднаго кампанента4.
Асноўныя характарыстыкі ліцейнага завода
-
Кіраванне градыентам матэрыялуПлыўныя пераходы паміж цвёрдымі і гнуткімі матэрыяламі (напрыклад, TPU і PLA) ліквідуюць канцэнтрацыю напружанняў у кампанентах дыяфрагмавага помпы.
-
Дызайн, арыентаваны на прадукцыйнасцьАлгарытмы аптымізуюць размеркаванне матэрыялу для дасягнення такіх мэтаў, як устойлівасць да стомленасці (крытычна важная для помпаў, якія праходзяць мільёны цыклаў) і энергаэфектыўнасць14.
-
Інтэграцыя тэхналагічнасціСумяшчальнасць з шматматэрыяльнымі прынтарамі, такімі як MultiFab, праектаванне і вытворчасць мастоў Foundry, скарачэнне часу стварэння прататыпаў на 70%4.
У даследаванні Масачусецкага тэхналагічнага інстытута даследчыкі выкарыстоўвалі Foundry для распрацоўкі дыяфрагмавага помпы з:
-
Краі, узмоцненыя нержавеючай сталлюдля структурнай цэласнасці.
-
Гнуткія мембраны на аснове сіліконудля палепшанай герметызацыі.
-
Цеплаправодныя палімерныя каналыдля адводу цяпла падчас працы на высокай хуткасці4.
2. Праблемы і рашэнні шматматэрыяльнага дызайну
Сумяшчальнасць матэрыялаў
Спалучэнне такіх матэрыялаў, якПЭЭК(для хімічнай устойлівасці) іпалімеры, узмоцненыя вугляродным валакном(для трываласці) патрабуе стараннага тэрмічнага і механічнага выраўноўвання. Падыход MIT, заснаваны на дадзеных, выкарыстоўваеБайесаўскай аптымізацыі, вызначылі 12 аптымальных складаў матэрыялаў усяго за 30 эксперыментальных ітэрацый, пашырыўшы прастору прадукцыйнасці на 288×1.
Структурная аптымізацыя
-
Аптымізацыя тапалогііАлгарытмы выдаляюць матэрыял з нізкім узроўнем напружання, зніжаючы вагу помпы на 25%, захоўваючы пры гэтым супраціў ціску (-85 кПа)47.
-
Метады барацьбы з дэфармацыяйДля высокатэмпературных матэрыялаў, такіх як PEEK, даследаванні Масачусецкага тэхналагічнага інстытута паказалі, што тэмпература сопла 400°C і хуткасць запаўнення 60% мінімізуюць дэфармацыю7.
Прыклад: Прымяненне PinCheng Motor
Матор ПінгЧэн выкарыстала шматматэрыяльны 3D-друк для распрацоўкі сваіх385 Мікравакуумны помпа, кампактнае рашэнне для прамысловай упакоўкі. Асноўныя інавацыі ўключаюць:
-
Двухматэрыяльная дыяфрагмаГібрыдФторпалімер FKM(хімічная ўстойлівасць) іPEEK, узмоцнены вугляродным валакном(высокая трываласць), што дазваляе дасягнуць больш за 15 000 гадзін працы без тэхнічнага абслугоўвання7.
-
Дызайн з падтрымкай Інтэрнэту рэчаўУбудаваныя датчыкі кантралююць ціск і тэмпературу ў рэжыме рэальнага часу, што дазваляе праводзіць прагнастычнае абслугоўванне з дапамогай алгарытмаў штучнага інтэлекту4.
3. Перавагі шматматэрыяльнага 3D-друку ў вытворчасці помпаў
| Выгада | Уплыў | Прыклад |
|---|---|---|
| Зніжэнне вагі | На 30–40% лягчэйшыя помпы | Тытан-PEEK кампазіты аэракасмічнага класа7 |
| Павышаная трываласць | 2× даўжэйшы тэрмін службы ў параўнанні з помпамі з аднаго матэрыялу | Гібрыдная дыяфрагма з нержавеючай сталі і сілікону MIT4 |
| Налада | Градыенты матэрыялаў, спецыфічныя для канкрэтнага прымянення | Медыцынскія помпы з біясумяшчальнымі вонкавымі пластамі і жорсткімі ўнутранымі апорамі1 |
4. Будучыя напрамкі і ўплыў на галіну
-
Выяўленне матэрыялаў з дапамогай штучнага інтэлектуСтруктура машыннага навучання MIT паскарае ідэнтыфікацыю новых палімерных сумесяў, арыентуючыся на такія прымяненні, яккаразійна-ўстойлівыя помпыдля хімічнай апрацоўкі1.
-
Устойлівая вытворчасцьPinCheng Motor даследуеперапрацоўваемых тэрмапластаўі дэцэнтралізаваныя вытворчыя сеткі для скарачэння адходаў, натхнёныя такімі праектамі, як сістэма «Metaplas» Універсітэцкага каледжа Лондана10.
-
Разумныя помпыІнтэграцыятэрмахромныя матэрыялы(для кантролю тэмпературы вадкасці) і самааднаўляльныя палімеры10.
Выснова
Спалучэнне праграмнага забеспячэння Foundry ад MIT і інжынернага вопыту PinCheng Motor дэманструе трансфармацыйны патэнцыял шматматэрыяльнага 3D-друку ў вытворчасці мініяцюрных дыяфрагменных помпаў. Аптымізуючы камбінацыі матэрыялаў і выкарыстоўваючы дызайн на аснове штучнага інтэлекту, гэтая тэхналогія вырашае крытычныя праблемы ў галіне даўгавечнасці, эфектыўнасці і налады.
Азнаёмцеся з інавацыйнымі рашэннямі PinCheng Motor для помпаў:
Наведайце афіцыйны сайт PingCheng Motorкаб адкрыць для сябе перадавыя прадукты, такія як385 Мікравакуумны помпаі індывідуальныя паслугі OEM/ODM.
табе таксама ўсё падабаецца
Час публікацыі: 26 красавіка 2025 г.