¿Qué es la tecnología de mecanizado?
La tecnología de fabricación es una tecnología de producción antigua pero constantemente actualizada. Desde el siglo XVIII, se formó la fabricación de maquinaria moderna en Europa y Estados Unidos; durante la primera revolución industrial, la mecanización de la fabricación se realizó en este momento, un conjunto completo de tecnologías de procesamiento tradicionales, a saber, tecnología de procesamiento mecánico; se había formado.
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. La miniaturización de productos también aumenta la necesidad de micromecanizado. proceso de procesamiento. Los requisitos para una fácil automatización, etc., dificultan que el procesamiento tradicional cumpla con los crecientes requisitos de la sociedad para la industria de fabricación de maquinaria. Desde la década de 1930 hasta la de 1980, estalló la primera revolución manufacturera cuando la tecnología de fabricación se combinó con la tecnología energética y la tecnología electrónica. En estos años, se inventaron uno tras otro una serie de nuevos métodos de procesamiento que son completamente diferentes del procesamiento tradicional y se aplicaron en la industria de fabricación de maquinaria. Estos métodos se denominan colectivamente procesamiento especial, incluido el procesamiento físico y químico, denominado físico y químico. procesamiento; procesamiento electrofísico y eléctrico. Procesamiento químico, denominado procesamiento eléctrico y su procesamiento compuesto.
Del procesamiento restringido 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 unión, procesamiento de reducción de material y procesamiento de modificación, etc.
El procesamiento de deformación, denominado conformado, es un proceso en el que un cierto volumen de material se deforma en un producto semiacabado en blanco o parte de la forma, tamaño y forma deseados. En el procesamiento tradicional, el procesamiento de deformación incluye la deformación en estado sólido en frío, que se basa principalmente en fuerzas mecánicas que exceden el límite elástico del material, como forjado en frío, prensado en frío, estirado en frío, laminado en frío y extrusión en frío. la deformación estatal, que depende principalmente de la energía térmica y las funciones de fuerza mecánica, como la forja en caliente, el prensado en caliente, el estirado en caliente, la laminación en caliente y la extrusión en caliente, además, existe la deformación líquida o la deformación semilíquida, que depende principalmente de la térmica. energía y, a veces, fuerza mecánica, como fundición, fundición a presión y 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 unión, 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, los procesos de unión incluyen engarzado, remachado, soldadura y pegado. En el procesamiento especial, los procesos de unión incluyen soldadura por impacto por descarga, soldadura por haz de electrones, soldadura por láser y soldadura por plasma.
El procesamiento sustractivo, denominado remoción, es un proceso que elimina gradualmente el exceso de material de grandes piezas de materia prima o espacios en blanco con márgenes para obtener piezas de la forma, tamaño y forma requerida. En el procesamiento 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, afeitar, aserrar, taladrar y taladrado, fresado, trefilado, escariado, roscado y otros procesos de corte y rectificado. El procesamiento sustractivo en procesamiento especial incluye procesamiento por descarga eléctrica, procesamiento electrolítico, procesamiento láser, procesamiento ultrasónico, procesamiento por haz de electrones, procesamiento químico, procesamiento por plasma y procesamiento por haz de iones, etc.
El procesamiento de modificación, denominado tratamiento, utiliza tratamientos químicos, térmicos y de frío, así como corrosión, pulido, recubrimiento, aleación y granallado para cambiar el interior, la capa superficial o la superficie de materiales, espacios en blanco, semi -productos o piezas terminados. Métodos de procesamiento por propiedades físicas, químicas o geométricas.
El procesamiento en un sentido estricto se refiere únicamente al procesamiento sustractivo. Aunque tanto el procesamiento tradicional como el procesamiento especial incluyen el procesamiento generalizado, ambos utilizan el procesamiento sustractivo como método de procesamiento principal. Con el avance de la tecnología de procesamiento de deformación de precisión y de procesamiento de unión 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 una combinación 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 con ciclos de productos más cortos, actualizaciones de productos aceleradas y mayores variedades. , la reducción de lotes; la calidad, el precio y el tiempo de entrega del producto se han convertido en los tres factores decisivos que aumentan la competitividad de las empresas. La industria manufacturera que depende principalmente del procesamiento sustractivo no puede cumplir con los requisitos anteriores. Con este fin, con la combinación de tecnología de fabricación, tecnología de materiales, tecnología energética, tecnología microelectrónica y tecnología de la información, se ha producido la segunda revolución de la fabricación con el procesamiento aditivo como contenido principal.
El procesamiento aditivo, conocido como crecimiento, consiste en agregar materiales gradualmente utilizando un método similar al crecimiento hasta que se genera una muestra o parte de la forma, el tamaño y la forma requeridos. Sobre la base del procesamiento tradicional, aunque algunas personas han intentado utilizar la fusión o soldadura de formas y la soldadura tridimensional para desarrollar el procesamiento aditivo, no se ha logrado ningún progreso práctico. Posteriormente se desarrolló el procesamiento aditivo basado en procesamiento especial. Utiliza unión, fusión, polimerización o reacción química para solidificar selectivamente materiales líquidos o unir materiales sólidos para fabricar piezas de la forma, tamaño y forma requeridos. Esta tecnología de fabricación es una tecnología integral multidisciplinaria, que incluye: tecnología CAD, tecnología CNC, tecnología energética y tecnología de materiales, etc. Utilizando esta tecnología de fabricación, se pueden producir nuevos prototipos para los clientes en sólo dos días. No es una imagen mostrada en la pantalla de una computadora, sino un objeto real. Si el cliente no está satisfecho, puede realizar modificaciones inmediatamente en el sistema CAD y crear una nueva muestra 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. Inicialmente la gente lo llamaba fast prototyping o creación rápida de prototipos, y este nombre todavía se utiliza mucho en la actualidad.
Actualmente existe una variedad de métodos de procesamiento aditivo, entre los cuales los mejores son el curado selectivo de resina fotosensible líquida en el método químico, el corte selectivo de materiales a base de papel en el método compuesto y el método termofísico. Revestimiento selectivo de materiales filamentosos y sinterización selectiva de materiales en polvo, así como unión selectiva de materiales en polvo en el método de pulverización y tecnología innovadora de pulverización digital RP, etc.
El nombre "creación rápida de prototipos" o "creación rápida de prototipos" no es el más razonable, porque "rápido" no significa una velocidad de procesamiento rápida, sino un tiempo de procesamiento general corto, además, muchos métodos existentes ya lo han superado; El alcance de la "creación de prototipos". Por lo tanto, el uso del nombre "procesamiento aditivo" es suficiente para resumir todos los métodos y aplicaciones, señala claramente el principio de procesamiento y puede corresponder claramente a la abreviatura inglesa MRM de procesamiento sustractivo con su abreviatura inglesa MAM.
De hacer cosas muertas a hacer cosas vivas
Desde la antigüedad, la fabricación consiste en hacer cosas muertas y no puede hacer cosas vivas porque es un proceso de fabricación humano. Desde el comienzo de la vida en la Tierra, el mundo biológico siempre ha reproducido seres vivos y no reproducirá seres muertos, porque es un proceso de vida natural. Sin embargo, a medida que la industria manufacturera se informa cada vez más y las ciencias biológicas se orientan hacia la ingeniería, si los últimos logros en los campos de la ingeniería manufacturera, las ciencias biológicas, la tecnología informática, la tecnología de la información y la ingeniería de materiales se combinan y comunican entre sí, entonces la industria manufacturera no solo podrá crear máquinas inteligentes complejas e inanimadas, sino que también podrá utilizar los logros de la ingeniería genética para crear órganos vivos que puedan trasplantarse y partes biónicas que puedan utilizarse.
Los logros en ciencias cerebrales y cognitivas harán posible simular parcialmente funciones y comportamientos cerebrales, y los humanos crearán cerebros artificiales y robots que puedan simular parcialmente la inteligencia humana en el siglo XXI. Esto constituye un tipo especial de ingeniería de fabricación, la ingeniería de biofabricación. La ingeniería de biofabricación no solo incluye la fabricación de organismos u organismos, sino que también utiliza las funciones de los organismos para fabricar (replicación de genes, eliminación biológica o crecimiento biológico), es decir, la autoformación.
De su conformación a la autoconformación
Antes de esto, ya fuera conformación plástica o procesamiento de deformación, conformación de conexión o procesamiento de unión, conformación por eliminación de procesamiento sustractivo o conformación por adición, ellos todos pertenecen al crecimiento y formación del procesamiento de materiales. La llamada formación significa que se forma bajo la fuerza del mundo exterior. Tales efectos de forzamiento externo incluyen: fundición de metal fundido en 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, y eliminación y crecimiento bajo control del contorno. etc. Con las necesidades de la fabricación biológica, habrá estructuras muy delicadas y complejas esperando ser fabricadas. Sus métodos de procesamiento de conformación ya no pueden cumplir con los crecientes requisitos de la biofabricación. Por lo tanto, está a punto de nacer un nuevo método de procesamiento que se autoforma a través de la división celular paralela bajo el control de genes internos bajo el control del crecimiento y desarrollo biológico, también conocido como formación autoorganizada o formación de autocrecimiento. Este enfoque es el tema central de la fabricación biónica.
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 los sistemas y procesos de fabricación que imitan las estructuras de los tejidos biológicos y los modos de funcionamiento.
Una nueva revolución manufacturera
En el siglo XX, los humanos diseñaron nuevos modelos genéticos biológicos según sus propios deseos y luego crearon nuevas formas de vida, como una obra de construcción. Nuevas tecnologías como la tecnología de clonación, el cultivo de células madre humanas, el descifrado del código genético, los proyectos de secuenciación del genoma humano a gran escala 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. Johns, Estados Unidos. Científicos del Wilmer Eye Institute de la Universidad Hopkins e ingenieros mecánicos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte desarrollaron conjuntamente un "chip ocular" que puede devolver la vista a las personas ciegas. Además, la empresa estadounidense Affymetrix ha conseguido una integración de ADN de alta densidad, alcanzando actualmente los 400.000 fragmentos de ADN diferentes integrados en cada chip.
En el siglo XXI, a medida que la biotecnología, las ciencias de la vida, la ciencia de los materiales, etc. continúen integrándose en las tecnologías de fabricación avanzadas, la ingeniería de fabricación creará inevitablemente una nueva revolución en la fabricación. Esta puede ser la tercera revolución en la fabricación. Como se mencionó anteriormente, puede denominarse ingeniería de biofabricación o tecnología de fabricación biónica. En resumen, el primero es utilizar los logros de la ingeniería genética para crear órganos vivos que puedan trasplantarse y partes biónicas que puedan usarse; el segundo es crecer automáticamente mediante división celular paralela de acuerdo con el crecimiento y desarrollo biológico bajo el control de sus seres vivos; genes internos.Procesamiento de formación. Este método de fabricación puede cultivar cualquier producto que necesite el ser humano, como huesos, órganos, extremidades y partes mecánicas de estructuras biomateriales de seres humanos o animales. Es concebible que si las personas pueden aislar los genes que controlan la forma, el tamaño, la estructura y el material del ADN, descifrarlos 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. Se puede cultivar a partir de la "semilla" correspondiente en una placa de Petri. 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 han progresado así: procesamiento mecánico → procesamiento físico y electrofísico → procesamiento químico y electroquímico → procesamiento biológico o biónico, lo cual está totalmente en línea con la comprensión científica de la El proceso va de lo simple a lo complejo y la dirección de desarrollo de lo aproximado a lo detallado.