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强大的变形3D打印:工程师展示了一种新的可变形喷嘴,可彻底改变“ 4D打印”应用程序,中国机械网,okmao.com
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强大的变形3D打印:工程师展示了一种新的可变形喷嘴,可彻底改变“ 4D打印”应用程序
2021年04月18日    阅读量:1393    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

马里兰大学(UMD)的工程师创造了一种新的可变形或“变形”的3D打印喷嘴,该喷嘴在1月5日的《先进材料技术》杂志上被称为Frontispiece 。


该团队的变形喷嘴为研究人员提供了3D打印“纤维填充的复合材料”的新方法-由短纤维组成的材料可以增强传统3D打印部件的特殊性能,例如增强部件强度或导电性。挑战在于这些属性基于短纤维的方向或“方向”,到目前为止,在3D打印过程中很难控制这些属性中国机械网okmao.com


助理教授Ryan Sochol表示:“当使用变形喷嘴进行3D打印时,动力就在它们的侧面致动器上,致动器可以像气球一样膨胀,以改变喷嘴的形状,进而改变纤维的方向。” UMD的A. James Clark工程学院的机械工程学博士和生物启发式先进制造(BAM)实验室主任。


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为了证明他们的新方法,研究人员将目光投向了新兴的“ 4D打印”应用程序。这项研究的共同作者UMD机械工程教授David Bigio说:“ 4D打印是指3D打印对象的相对较新的概念,可以根据其环境重塑或变形。” “在我们的工作中,我们研究了浸入水中时印刷件如何膨胀,特别是,是否可以使用变形喷嘴改变膨胀特性。”


4D打印的最新进展依赖于能够“各向异性”膨胀(在一个方向上比另一个方向溶胀更多)以及“各向同性”膨胀(在所有方向上都相同溶胀)的材料。不幸的是,在这些条件之间切换通常要求研究人员使用多种不同的材料进行打印。


研究的主要作者康纳·阿姆斯特朗(Connor Armstrong)表示:“令人兴奋的发现是,仅通过在3D打印过程中改变喷嘴的形状,我们就可以使一种印刷材料在各向异性和各向同性溶胀之间过渡。” 阿姆斯特朗(Armstrong)在UMD的MS论文研究中开发了这种方法。


该研究的合著者和最近毕业于机械工程专业的本科生Noah Todd表示:“重要的是,喷嘴的溶胀能力和甚至在溶胀性能方面达到评分的能力不仅限于4D打印。” “我们的方法可以应用于3D打印许多其他复合材料,以自定义其弹性,热,磁或电特性。”


有趣的是,为了构建变形喷嘴本身,该团队实际上转向了另一种称为“ PolyJet Printing”的3D打印技术。UMD Terrapin Works 3D打印中心提供的这种基于多材料喷墨的方法使研究人员能够使用柔性材料3D打印他们的喷嘴,用于充气侧致动器和可改变形状的中央通道,然后使用刚性材料用于外壳和外壳。接入端口。


研究合著者和机械工程博士学位候选人阿卜杜拉·阿尔沙汉(Abdullah Alsharhan)表示:“使用多材料PolyJet 3D打印技术使我们能够设计出具有一定工作功率范围或一组压力幅度的喷嘴,这些喷嘴可以在几乎任何研究实验室中都能再现。”


在这种新方法的一种应用中,研究小组正在探索其策略在生物医学应用中的应用,在这些应用中,散装的打印物体可以在受到身体特殊刺激的情况下重塑形状。该小组还与数个国防部实验室进行了讨论,以使用变形喷嘴来支持国防和其他军事系统的武器生产。


“通过为研究人员提供一种可访问的方式来对3D打印纤维填充的复合材料进行纤维取向以及最终性能的按需控制,” Sochol说,“这项工作为3D打印的新应用打开了大门,利用这些独特的材料特性和它们提供的独特功能。”


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