创新技术颠覆3D打印材料常规性能
日前,来自阿布扎比Masdar科学技术研究院的研究人员刚刚递交了一份引人注目的3D打印机专利申请。申请人对象为一种3D打印机极强轻量级结构式泡沫结构的新方法。 结构式泡沫结构可以用于还包括塑料和制备材料在内的各种材料。 结构式泡沫结构可以用于还包括塑料和制备材料在内的各种材料 由于其独有的蜂窝结构,这些3D打印机结构可能会在航空航天、医疗和汽车工业领域被用来生产机器。它们甚至可以通过编程来构建较好的热、电或机械性能,这为其更为普遍的应用于奠下了基础。
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本文摘要:日前,来自阿布扎比Masdar科学技术研究院的研究人员刚刚递交了一份引人注目的3D打印机专利申请。申请人对象为一种3D打印机极强轻量级结构式泡沫结构的新方法。 结构式泡沫结构可以用于还包括塑料和制备材料在内的各种材料。 结构式泡沫结构可以用于还包括塑料和制备材料在内的各种材料 由于其独有的蜂窝结构,这些3D打印机结构可能会在航空航天、医疗和汽车工业领域被用来生产机器。它们甚至可以通过编程来构建较好的热、电或机械性能,这为其更为普遍的应用于奠下了基础。

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日前,来自阿布扎比Masdar科学技术研究院的研究人员刚刚递交了一份引人注目的3D打印机专利申请。申请人对象为一种3D打印机极强轻量级结构式泡沫结构的新方法。

结构式泡沫结构可以用于还包括塑料和制备材料在内的各种材料。  结构式泡沫结构可以用于还包括塑料和制备材料在内的各种材料  由于其独有的蜂窝结构,这些3D打印机结构可能会在航空航天、医疗和汽车工业领域被用来生产机器。它们甚至可以通过编程来构建较好的热、电或机械性能,这为其更为普遍的应用于奠下了基础。

  该研究院器械与材料工程副教授RashidAbuAl-Rub教授说明道,他们的泡沫结构的关键点在于其内部的3D打印机几何结构,或又被称作内部结构。类似于为埃菲尔铁塔获取承托力量和均衡的格子状钢横梁和支柱,这些蜂窝结构通过90%是由空气包含的内部几何结构构建力量承托。

  我们并没建构新材料,忽略,我们只是在新的建构有数材料,比如钢和塑料。通过转变材料的内部几何结构,我们可以构建想的特性,如硬度、导电性、多孔性等。AbuAl-Rub教授说道。他们早已用于电脑模型分解了成千上万种有所不同的泡沫结构,而每种都有独有的几何特性。

  甚至泡沫结构的多孔性也能通过电脑模型构建,而这将沦为掌控气体和液体流量分配的极致自由选择。研究人员指出它也能被用作石油和天然气操纵、海水淡化和废水处理等。  泡沫结构可以被用来最大限度的提升气体流量,提升催化剂式排气净化器的转化成效率从而增加汽车发动机产生的温室气体的废气。

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OraibAl-Ketan教授补足道。  当然,用泡沫结构的建筑本身就尤其简单,因此使修建也显得十分困难。3D打印机早已在转变几何公约,而泡沫3D打印机技术让3D打印机在这方面回头得很远。从纳米尺度、比人类头发粗一万倍的精度到宏观尺度(用毫米测量)的任何地方,3D打印机让一切均有可能构建。

  关于如何设计材料,我们早已构成了一个模式。目前,人们根据材料的现有化学包含、结构和适当特性来设计材料。

而我们则首先注目你在产品应用于中所必须的材料特性,然后应用于我们的专属设计方法来优化材料结构和它的内部几何结构,从而获得你所必须的特性。AbuAl-Rub教授说。  该团队指出他们的3D打印机结构可以让任何依赖极强轻量级传导材料的工业效率更高,如能源、水和石油天然气工业。

  三菱公司正在研发五轴增材生产技术  三菱电机研究实验室(MERL)正在用于5轴增材生产技术即5D打印机来生产强度要比常规3D打印机强劲3至5倍的部件。  所谓的五轴增材生产,即在3D打印头运动的X/Y/Z3个轴之外又减少了两个轴来掌控打印机床的运动,也就是打印机床可以往返弯曲,从而把总轴数减少到了5个。

另外,这些5轴3D打印机运营方式也与我们少见的3D打印机有所不同,仍然规整地将一层层材料平坦地填充一起。  MERL高级首席研究科学家WilliamYerazunis最近做到了一个实验来展出5轴增材生产的益处在哪里。

这位三菱的专家首先用于标准的3D打印机(只有三个轴)打印机出有了一个小型塑料压力垫。由于其均匀分布的分层结构,这个3D打印机的盖子显著很弱于塑料制品。这个盖子的所有层都是追的,压力很更容易沿着脆弱的层间结合处将盖子扯开。

  然而,Yerazunis依然用于某种程度的3D打印机和材料就有效地提升了3D打印机部件的强度。其秘密在于使用五轴增材生产的转变了每层的沉积方法。

为了证明这一点,Yerazunis和他的研究团队接着用于他们的5D打印机方法用于完全相同的CAD模型,生产了完全相同的压力垫,却取得了更加强劲的结构。  如果我们考虑到来自内部的力量,并将沉积的每层材料从平面改为沿着压力垫仅次于形变线的曲面,我们就可以将它强度提升到3到5倍,而且用于的材料也增加了25%。Yerazunis说道。

  不出所料,5D打印机的压力垫要比3D打印机某种程度形状的压力垫要好的多:3D打印机压力垫需要抵抗约0.1MPa的压力,而5轴增材生产的压力盖则需要忍受3.7MPa的压力。这就大幅度减少了强度,同时增加了材料的用于。  不过5D打印机显然必须展开大量的分析,而且它必须告诉打印机部件的用途。Yerazunis说道。

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但当你可以用它将一个部件的强度减少五倍的话,为此作出一些转变还是有一点的。


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