¿Qué es la tecnología de mecanizado?
Con la mejora de la vida mecánica y la resistencia del material, hay cada vez más materiales difíciles de cortar. La integración de productos hace que las piezas sean cada vez más complejas y la miniaturización de productos plantea la demanda de micromecanizado. El proceso de procesamiento requiere una fácil automatización, el procesamiento tradicional es difícil de cumplir con los crecientes requisitos de la sociedad para la fabricación mecánica. Entre los años 1930 y 1980, con la combinación de tecnología manufacturera, tecnología de energía eléctrica y tecnología electrónica, estalló la primera revolución manufacturera. En los últimos años, se han inventado y aplicado a la industria de fabricación de maquinaria una serie de nuevos métodos de procesamiento que son completamente diferentes del procesamiento tradicional. Estos métodos se denominan colectivamente procesamiento especial, incluido el procesamiento físico y químico, denominado procesamiento físico y químico; procesamiento electrofísico y electroquímico, denominado procesamiento eléctrico y su procesamiento compuesto.
Del procesamiento estrecho al procesamiento amplio.
Ya sea procesamiento tradicional o procesamiento especial, existen procesamientos amplios y procesamientos restringidos. El procesamiento amplio incluye: procesamiento de deformación, procesamiento de conexión, procesamiento de reducción de material y procesamiento de modificación.
El procesamiento de deformación, denominado conformado, es un proceso que deforma un cierto volumen de material en un producto o pieza semiacabada en blanco con la forma, tamaño y rendimiento requeridos. En el procesamiento mecánico tradicional, existe una deformación sólida en frío, que depende principalmente de la fuerza mecánica que excede el límite elástico del material, como forja en frío, prensado en frío, estirado en frío, laminado en frío, extrusión en frío, etc. También existe la deformación de sólidos en caliente, que depende principalmente de la acción de la energía térmica y la fuerza mecánica, como la forja en caliente, el prensado en caliente, el estirado en caliente, la laminación en caliente, la extrusión en caliente, etc. También existe la deformación líquida o la deformación semilíquida, que depende principalmente de la energía térmica y a veces requiere fuerza mecánica, como la fundición, la fundición a presión, el moldeo por inyección, etc. En el procesamiento especial, el procesamiento de deformación incluye el conformado por descarga eléctrica, el conformado electromagnético y el conformado tridimensional por láser.
El procesamiento de conexión, denominado conexión, es un proceso que conecta dos o más materiales o productos semiacabados para convertirlos en productos o piezas semiacabados. En el procesamiento tradicional se encuentran el engarzado, el remachado, la soldadura y el encolado. Entre los procesos especiales se encuentran la soldadura por impacto por descarga, la soldadura por haz de electrones, la soldadura por láser y la soldadura por plasma.
El procesamiento sustractivo, denominado remoción, es un proceso que elimina gradualmente el exceso de material de materias primas a gran escala o espacios en blanco con excedentes para obtener piezas con la forma, tamaño y rendimiento requeridos. En el mecanizado tradicional, el procesamiento sustractivo utiliza principalmente fuerza mecánica para eliminar el exceso de piezas de materias primas o espacios en blanco, es decir, el uso de herramientas de alta dureza para cortar materias primas o espacios en blanco en piezas, como tornear, cepillar, raspar, aserrar, taladrar, taladrar. y fresado, trefilado, escariado, roscado y otros procesos de corte y rectificado. Entre los procesamientos especiales, se encuentran el mecanizado por descarga eléctrica, el mecanizado electrolítico, el procesamiento láser, el procesamiento ultrasónico, el procesamiento por haz de electrones, el procesamiento químico, el procesamiento por plasma y el procesamiento por haz de iones.
El procesamiento de modificación, denominado procesamiento, se refiere al cambio de materiales, espacios en blanco, productos semiacabados o productos mediante métodos de procesamiento en frío, calor, tratamiento químico, corrosión, pulido, recubrimiento, aleación y granallado. las propiedades físicas, químicas o geométricas del interior, superficie o superficie de una pieza.
El procesamiento en sentido estricto se refiere al procesamiento de reducción de la madera. Aunque el procesamiento tradicional y el procesamiento especial incluyen el procesamiento generalizado, ambos utilizan el procesamiento de reducción de madera como método de procesamiento principal. Con el avance del procesamiento de deformación de precisión y la tecnología de procesamiento de conexiones de precisión, la situación en la que el procesamiento sustractivo es el principal método de acabado en la industria de fabricación de maquinaria se ha roto y se ha reemplazado por el uso de varios métodos de procesamiento generalizados.
Del procesamiento sustractivo al procesamiento aditivo.
Desde la década de 1990, la industria de fabricación de maquinaria se ha enfrentado a un mercado dinámico y en constante cambio, que acorta los ciclos de los productos, acelera las actualizaciones de los productos, aumenta las variedades y reduce los lotes. La calidad del producto, el precio y el tiempo de entrega se han convertido en los tres factores decisivos que aumentan la competitividad de las empresas. Es difícil para las industrias manufactureras que se centran principalmente en el procesamiento de reducción de madera cumplir con los requisitos anteriores. Por lo tanto, con la combinación de tecnología de fabricación, tecnología de materiales, tecnología energética, tecnología microelectrónica y tecnología de la información, ha surgido la segunda revolución manufacturera con el procesamiento aditivo como contenido principal.
El procesamiento aditivo, conocido como crecimiento, consiste en aumentar gradualmente los materiales a través de métodos de crecimiento similares hasta que se genera una muestra o parte de la forma, tamaño y rendimiento requeridos. Sobre la base del procesamiento tradicional, aunque algunas personas han intentado desarrollar procesamiento aditivo como la fusión o soldadura de formas y la soldadura tridimensional, no ha habido ningún progreso real. Posteriormente se desarrolló el procesamiento aditivo basado en procesamiento especial. Utiliza unión, fusión, polimerización o reacciones químicas para solidificar selectivamente materiales líquidos o unir materiales sólidos para crear piezas con la forma, el tamaño y las propiedades deseadas. Esta tecnología de fabricación es una tecnología integral multidisciplinaria, que incluye tecnología CAD, tecnología CNC, tecnología energética y tecnología de materiales. Esta tecnología de fabricación se puede utilizar para crear un nuevo prototipo para un cliente en tan solo dos días. No es una imagen mostrada en la pantalla de una computadora, sino un objeto real. Si el cliente no está satisfecho, se puede modificar inmediatamente en el sistema CAD y luego se pueden realizar nuevas muestras hasta que el cliente esté satisfecho. Los expertos predicen que el impacto de esta nueva tecnología de fabricación en la industria manufacturera será comparable al de la tecnología CNC. En un principio se llamó fast prototyping o creación rápida de prototipos, denominación que todavía se utiliza mucho en la actualidad.
En la actualidad, existen muchos métodos de procesamiento aditivo, entre los cuales los mejores incluyen el método químico para el curado selectivo de resina fotosensible líquida, el método compuesto para el corte selectivo de materiales a base de papel y el método termofísico para el recubrimiento selectivo. de materiales filamentosos y sinterización selectiva de materiales en polvo, unión selectiva de materiales en polvo mediante método de pulverización y tecnología innovadora de pulverización digital RP.
El nombre "creación rápida de prototipos" o "creación rápida de prototipos" no es el más razonable, porque "rápido" no significa velocidad de procesamiento rápida, sino tiempo de procesamiento corto. Además, muchos métodos existentes han excedido el alcance; de "creación de prototipos". Por lo tanto, el nombre "procesamiento aditivo" es suficiente para resumir todos los métodos y aplicaciones, indica claramente el principio de procesamiento y puede corresponder claramente a la abreviatura inglesa MRM de procesamiento sustractivo con su abreviatura inglesa MAM.
De hacer muertos a hacer personas vivas.
La fabricación ha sido hacer cosas muertas, no vivas, desde la antigüedad, porque este es el proceso de fabricación humano. Desde que hubo vida en la tierra, el mundo biológico ha ido reproduciendo personas vivas, no muertas, porque este es un proceso de vida en la naturaleza. Sin embargo, con la informatización de la fabricación y la ingeniería de las ciencias de la vida, si los últimos logros en ingeniería de fabricación, ciencias de la vida, tecnología informática, tecnología de la información e ingeniería de materiales se combinan y comunican entre sí, entonces la industria manufacturera no sólo puede crear objetos inanimados. Máquinas inteligentes complejas también pueden utilizar los resultados de la ingeniería genética para crear órganos y componentes biónicos vivos y trasplantables.
Los logros en el cerebro y las ciencias cognitivas harán posible simular parcialmente las funciones y comportamientos del cerebro, y luego los humanos crearán cerebros artificiales y robots que podrán simular parcialmente la inteligencia humana en el siglo XXI. Esto forma un proyecto de fabricación especial, la ingeniería de biofabricación. La ingeniería de biofabricación incluye no sólo la fabricación de especies u organismos biológicos, sino también el uso de funciones biológicas para la fabricación (replicación de genes, eliminación biológica o crecimiento biológico), es decir, la autoformación.
De su formación a la autoformación.
Antes de esto, ya sea conformación plástica o procesamiento de deformación, conformación de conexión con procesamiento de conexión, conformación por remoción de procesamiento sustractivo o conformación por crecimiento de procesamiento aditivo, todos pertenecen a otras conformaciones. La llamada formación se refiere a la formación bajo la acción de una fuerza externa. Este forzado externo incluye: fundición de metal fundido caliente en el molde, forjado bajo la acción del calor y fuerza mecánica, moldeado bajo la acción de una fuerza mecánica que excede el límite elástico del material, remoción y crecimiento bajo control de contorno, etc. ¿Qué usar? Para satisfacer las necesidades de la fabricación biológica, habrá estructuras muy delicadas y complejas esperando ser fabricadas. Sus métodos de procesamiento ya no pueden satisfacer las crecientes necesidades de la biofabricación. Por tanto, de acuerdo con el crecimiento y desarrollo de los organismos, bajo el control de sus genes inherentes, está a punto de nacer un nuevo método de procesamiento de autoformación, también llamado moldeo autoorganizado o moldeo de autocrecimiento. Este enfoque es un tema central en la fabricación biomimética.
La tecnología de fabricación biónica es un "híbrido lejano" de la ciencia de la fabricación y las ciencias de la vida. Es un término general para sistemas y procesos de fabricación que imitan la estructura de los tejidos y el funcionamiento de los seres vivos.
Nueva revolución manufacturera
En el siglo XX, los humanos diseñaron un nuevo modelo de genes biológicos según sus propios deseos y luego crearon una nueva vida como una obra de construcción. Nuevas tecnologías como la tecnología de clonación, el cultivo de células madre humanas, la decodificación del código genético, la secuenciación a gran escala del genoma humano y la tecnología transgénica están surgiendo una tras otra.
En la década de 1990, el Centro de Investigación de Fabricación y Creación Rápida de Prototipos de la Universidad Xi'an Jiaotong en China cooperó con la Cuarta Universidad Médica Militar para iniciar la investigación sobre huesos bioactivos artificiales y logró avances gratificantes. Científicos del Wilmer Eye Institute de la Universidad Johns Hopkins e ingenieros mecánicos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado con éxito un "chip ocular" que podría dar vista a las personas ciegas. Además, la empresa estadounidense Affymetrix ha conseguido una integración de ADN de alta densidad, con 400.000 fragmentos de ADN diferentes integrados actualmente en cada chip.
En el siglo XXI, a medida que la biotecnología, las ciencias de la vida y la ciencia de los materiales sigan integrándose en las tecnologías de fabricación avanzadas, seguramente se producirá una nueva revolución en el campo de la ingeniería de fabricación. Esta puede ser la tercera revolución en la fabricación. . Como se mencionó anteriormente, se denomina ingeniería de biofabricación o tecnología de fabricación biomimética. En una palabra, primero, utilizamos los resultados de la ingeniería genética para producir órganos vivos, trasplantables y partes biónicas, segundo, basados en el crecimiento y desarrollo de organismos, bajo el control de sus genes inherentes, que crecen y se desarrollan a través de división celular paralela; . forma. Este método de fabricación permite cultivar cualquier producto que el ser humano necesite, como huesos, órganos, extremidades, componentes mecánicos de estructuras de biomateriales, etc. Es concebible que si las personas pueden separar y decodificar los genes que controlan la forma, el tamaño, la estructura y los materiales del ADN, y utilizar una "tecnología de manipulación atómica" avanzada para ensamblar o modificar los genes, algún día las piezas de la máquina o incluso la máquina entera puedan ser cultivado a partir de Crece a partir de la "semilla" correspondiente en el plato. Es probable que en el futuro la fabricación de micromáquinas se desarrolle en esta dirección.
A lo largo del desarrollo de la tecnología de fabricación, los métodos de procesamiento son muy progresivos: procesamiento mecánico → procesamiento físico y electrofísico → procesamiento químico y electroquímico → procesamiento biológico o biónico, que está totalmente en línea con la comprensión científica del proceso. De lo simple a lo complejo, la dirección de desarrollo de lo aproximado a lo detallado.