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在室温下实现3D打印 新材料改变制造业发展

2023-07-07 17:07:18来源:仪器网关键词:增材制造阅读量:3239
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导读:作为制造业的热门技术,增材制造以其强大的个性化制造能力,在众多领域得到了广泛的应用,并被寄以厚望,成为临床医学、电子工业、食品加工、建筑等各类领域的突破口。而与此同时,增材制造技术也在这个过程中收获了全新发展。

  【仪器网 材料化工】作为制造业的热门技术,增材制造以其强大的个性化制造能力,在众多领域得到了广泛的应用,并被寄以厚望,成为临床医学、电子工业、食品加工、建筑等各类领域的突破口。而与此同时,增材制造技术也在这个过程中收获了全新发展。
 
  从原理来说,增材制造技术并不深奥,其基本原理是“离散-堆积”,简单的说,就是运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体,这也是为什么我们一般称呼其为3D打印技术。
 
  事实上,增材制造技术早在上世纪80年就出现了,因此尽管这项技术和与其他制造技术相比比较新颖,但实际也有几十年的发展历程了。之所以这项技术到近几年才有起色,其实和其他技术的限制有关。
 
  首先是建模技术。尽管打印技术本身的发展不断在提升打印的精度,但是打印的内容还是由建模内容决定的,过去高精度的建模成本高,操作复杂,打印的难度也自然而然的上升了,开销也因此增加。而随着计算机技术的发展,以及三维扫描技术的不断成熟,如今建模难度得到了降低,同时建模的精度也有了明显的提升,打印的内容也随之多样化。
 
  除了建模技术,另一个限制要素便是材料,甚至可以说,材料是未来增材制造技术的突破口。简单的说,耗材对于增材制造技术来说,就像是墨水之于印刷技术,墨水可以决定印刷字体的颜色、牢固度甚至可以赋予印刷内容气味,而耗材则决定了3D打印成品的理化性质。而理化性质的不同同样也会影响3D打印过程中的粘合、构造难度。因此寻找适合打印的材料或者发展技术来优化材料加工直接影响了增材制造的适用范围。
 
  而目前的耗材的发展对增材制造有什么影响呢?最明显的就是加工环境的限制。无论是熔融沉积成型还是光固化,都需要给材料一个溶解环境,这也就导致,室温3D打印难度高,并且耐高温材料很难使用在这项技术里。不仅如此,这也间接导致铜颗粒这类材料无法进行3D打印,使得许多看似增材制造可以发挥巨大作用的领域,实际上却没有其发展拳脚的空间。
 
  而就在最近,包括美国北卡罗莱纳州立大学研究人员在内的一个团队开发了一种金属凝胶,这种凝胶具有很高的导电性,可在室温下打印三维(3D)固态物体。这种凝胶可使用传统的3D打印喷嘴进行打印,并能使打印物体保持其形状。同时干燥的过程也不需要过多外力介入,干燥后又会异常坚固。不仅如此,打印后材料中的铜颗粒会均匀的分布在成品中,因此导电性也十分优秀,理论上完全可以用来生产电路。
 
  让人感到惊喜的打印材料不止这个,此前水溶性打印耗材的出现,也为模具的加工提供了新的发展思路。总而言之,材料的不断进步,为增材制造的发展,提供了丰富多彩的发展道路。
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