3D打印行业几大最新前沿技术解析

科学家开发出3D打印可编程毛发的技术

在这个无物不可以3D打印的时候,毛发似乎更加不在话下。但是,由麻省理工学院(MIT)媒体实验室的有形媒体集团3D打印而成的这种毛发可不只是在塑料上增加了柔软的触感那么简单。这种材料可以通过编程用于一连串令人意想不到的实际应用。据了解,这个新奇的项目被称为Cilllia(是的,中间是3个L),是研究人员们受到真正毛发的启发而研发的。众所周知,生物的毛发不仅有装饰的作用,而且还能够保温,并且摸起来也很舒服。而有形媒体集团的学家们开发出了一个特别的软件,可以快速定义头发的角度、厚度、密度和高度。

然后,通过这个软件,他们能够在平面或者曲面上以50微米的分辨率制作出毛发状的结构。在那之后,事情就变得真正有趣了。“3D打印毛发状结构的能力为个人制造和互动设计开辟了新的可能性。”研究团队在一篇介绍Cilllia的论文中如是说。研究人员们制造了几个玩具,其中包括一个带LED灯的毛绒绒的兔子,当然兔子表面的毛是3D打印的,当您从不同的角度抚摸兔子的时候,LED等会亮起不同的颜色;此外还有几个小芭蕾舞者,他们的足底打印着的头发使其能够在一个特制的音箱表面旋转,旋转的速度取决于头发的角度。

此外,覆盖着毛发的底部可以组合也可以分开。由于毛发是可以编程的,研究团队甚至可以用它来制作出具有粘力的镶板。另外,研究人员还可以用经过编程的毛发制造手指滑动传感器和被动性的致动器。比如他们把毛发打印在一个小风车的中间,使其能够对振动产生回应,然后将这个小风车固定到智能手机上,就可以通过手机的震动旋转风车的叶片,非常有趣。

哈佛最新技术可直接在空中“绘制”3D金属对象

日前,哈佛大学下属的Wyss生物工程研究所John A. Paulson工程和应用科学院(SEAS)的科学家们开发出了一种3D打印复杂金属对象的新技术,这种技术能够像3D打印笔那样在空中直接“绘制”3D金属对象。这是一种激光辅助的直接墨水书写技术,目前与之相关的研究论文已经于2016年5月16日被在线发表在了《美国国家科学院学报(Proceedings of the National Academy of Sciences)》上。据了解,该技术可以在没有任何辅助支撑材料的情况下一步打印出独立的微观金属3D结构。据了解,这项研究的负责人是Wyss研究所的Jennifer Lewis教授,她同时也是SEAS的Hansjrg Wyss生物工程教授。

据悉,Lewis的团队在这项技术中使用的是一种含有纳米银粒子的墨水,这种墨水被送至打印喷嘴处,然后研究人员使用一种经过编程的激光在其刚刚挤出时对其进行退火,该激光的强度经过专门计算,刚刚能够导致该墨水的固化。此外,其打印喷嘴沿X、Y和Z轴移动,结合旋转的构建平台,可以实现任何曲率的自由曲面。通过这种方式,微型的半球、螺旋图案、甚至由头发丝宽的银质导线组成的一只蝴蝶可以在几秒钟内被打印出来。而且打印的导线表现出了优良的导电率,几乎可以与散装银相匹配。

据传统上用于制备导电金属结构的3D打印技术相比,激光辅助直接墨水书写技术不仅在一步打印曲线和复杂的线形图案的能力上更加出色,而且具有感应本地激光加热的能力,可以将导电银导线直接打印在低成本的塑料基材。根据这项研究的第一作者,Wyss研究所的博士后研究员Mark Skylar-Scott称,这项技术最大的挑战在于如何优化激光与喷嘴间隔的距离。“在打印期间,如果激光太接近喷嘴的话,热能会上溯从而导致固化的墨水堵塞喷嘴。”kylar-Scott说:“为了解决这个问题,我们根据给定银线图案的温度分布生成了一个热传导模型,并通过这个模型来调节打印速度和和喷嘴与激光的距离,从而可以精确地控制“空中”的打印过程。”最终的结果是该技术不仅能够制造出各种金属的曲线、螺旋,以及尖锐的转角,并且可以直接用银墨水在稀薄的空气中“书写”,从而为那些依赖于定制化的金属结构的电子和生物医学设备带来了无限的可能。除了Lewis 和 Skylar-Scott,之外,Suman Gunasekaran也是本研究的一位合著者。Gunasekaran是在SEAS学习化学和物理学的一位本科研究员。这样研究得到了美国能源部、科学办公室和基本能源办公室的支持。

可进行自动控制的快速等离子沉积3D打印技术

关于自动化与激光近净型(LENS)技术的结合,日本大隈的Fastems的柔性制造自动化单元:含有三台RPM的激光沉积机(近净型激光成型技术)与一台大隈的MU-6300V五轴立式加工中心,这一技术是送金属粉的激光近净型技术。现在,Norsk Titanium(挪威钛)正在与博世力士乐合作以将其快速等离子沉积技术推进自动化制造领域,而这一技术是送金属丝的等离子近净型技术。Norsk Titanium(挪威钛)号称为航空制造业而生、将重写钛合金产品的制造历史的快速等离子沉积技术到底是怎样的?

之前空客位于德国的工厂Premium Aerotec在对Norsk Titanium(挪威钛)的快速等离子沉积技术进行设备测试,准备通过该技术来生产A350 XWB飞机上的钛合金零件。面临着像空客这样的生产商产业化的需求,Norsk Titanium(挪威钛)需要开拓其设备接入自动化的配置以满足激增的欧洲和美国市场订单。Norsk Titanium(挪威钛)最近经历了一些工厂的扩建计划来满足客户增加订单的需求。博世力士乐的定制化解决方案通过10个伺服轴为Norsk Titanium(挪威钛)的快速等离子沉积(Rapid Plasma Deposition-RPD)运动控制涉及到的部件来提供运动控制,实现多个等离子弧焊的实时控制以及其他功能。

Norsk Titanium(挪威钛)的CEO Warren M. Boley Jr认为博世力士乐的PLC变频控制器有效支持Norsk Titanium(挪威钛)航空领域的客户对绝对精度和可扩展性的需要,基于博世力士乐的技术,Norsk Titanium(挪威钛)更加容易扩展其雄心勃勃的计划,在北美建立其巨大的市场竞争力。锻造技术在航空制造领域已应用多年,主要用于制造飞机、发动机承受交变载荷和集中载荷的关键和重要零件。飞机上锻件制成的零件重量约占飞机机体结构重量的20%~35%和发动机结构重量的30%~45%。目前在航空制造领域,金属3D打印技术没有广泛应用于高端装备的制造,只在小范围内作为:包括飞机结构件一体化制造(翼身一体)、重大装备大型锻件制造(核电锻件)、难加工材料及零件的成形、高端零部件的修复(叶片、机匣的修复)等传统锻造技术无法做到的领域。

在航空航天领域,材料往往是昂贵的。快速等离子沉积技术比锻造更能节约至少50%的材料去除需求。而对于完成后期加工任务的机床来说,更少的材料去除需求也意味着更少的刀具、冷却液消耗,更快的加工时间,以及更快的设备投资回收周期。

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