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【汇总】2017年3D打印十大技术&材料

更新时间:2018-01-11 11:12:15

作为近年来迅速崛起的技术,3D打印行业备受青睐,这得益于3D打印行业技术的飞速发展。今天将为大家盘点2017年度3D打印十大技术&材料。

? ? ?1、激光全息投影立体3D打印

传统的3D打印通过分层打印物体来工作,这个过程使得原型能够比机械加工更快地生产出来,并可制造出非常复杂的形状。然而,这样的过程仍然需要花费几个小时甚至几天的时间才能完成,并且在打印物体时,可能需要临时结构等来支撑它,直到完成为止。

由劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)研究人员领导的一个科学家和工程师小组已经开发出一种使用全息图激光器在液体树脂罐内几秒钟内制造完整物体的过程。立体印刷不仅更快更加灵活,而且不需要临时支撑结构,甚至提供了更多的几何灵活性。

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? ? ?2、比刚强十倍的3D打印材料

今年年初,麻省理工学院(MIT)的一个研究小组用多材料3D打印机研究了最强的轻质材料之一。通过压缩和熔化石墨烯片,他们创造出一种密度为钢的5%、强度为钢的10倍的材料。成果发表在《Science Advances》上

通过对石墨烯片进行热和压力的压缩,他们最终得到一种坚固而稳定、有点像珊瑚的结构。研究人员发现:正是这种类似珊瑚的形状使得压缩后的石墨烯变得如此之强,而不是材料本身的性质。当把石墨烯结构压缩至极限时,研究人员发现他们得到了一种令人难以置信的坚固材料,其密度为钢的5%,但强度却是钢的10倍。

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? ? ?3、3D打印BNNT钛复合材料

氮化硼纳米管(BNNT)是一种新的、具有许多独特性能的高级纳米材料。它们超轻、超强,并且极其耐热。然而,在发现这种材料后的20年里,人们只能进行少量生产,这严重限制了BNNT在产品开发中的实际应用。

今年3月,澳大利亚迪肯大学前沿材料研究所(IFM)的研究人员报告说他们首次成功地3D打印了一种BNNT /钛复合材料。实现BNNT的大规模3D打印对航空航天、国防、能源、汽车、健康等多个行业意义重大。BNNT的结构、导热性和机械性能都类似于碳纳米管,但能承受高达800℃的高温(是碳纳米管的两倍)。这种高耐热性意味着BNNT可以在金属基复合材料3D打印过程中熔化和液化粉末所涉及的极端高温下完整保存。

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? ? ?4、超强4D智能材料

美国达特茅斯学院的Chenfeng Ke博士及其实验室用轮烷类化合物开发出一种超强的智能材料。通过3D打印这些纳米级分子,他们创造出这一种纳米级的聚合物晶格立方体,能举起15倍自身重量,这相当于一个人举起一辆汽车。

由于带有中空的格子结构,这些3D打印立方体很容易变形和改造。通过使用一种溶剂作为催化剂,团队能随意切换分子的环结构的运动状态,从随意穿梭到静止,再重新回到随意穿梭。外行的说法是,通过添加和去除一种溶剂,他们能让立方体膨胀,从而举起一个物体,然后再让立方体还原到最初形状。

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? ? 5、直接金属书写工艺

? ? ? ??今年4月份,劳伦斯利弗莫尔国家实验室与美国知名私立研究型大学伍斯特理工学院合作开发出一种全新的金属3D打印工艺--直接金属书写(Direct Metal Writing)。目前,大多数金属3D打印工艺,如选择性激光熔化(SLM),使用的是细金属粉末,这导致了一些局限性,如3D打印部件存在间隙或缺陷,而直接书写技术则能克服这些不足。

在开发这项技术的过程中,他们使用的一直是一种铋锡混合物,由于这种混合物熔点较低,因此效果很好。现在,研究人员正在寻求打印一种铝合金,如果成功,该技术可能会对许多制造业,包括航空航天、交通运输等,有很大的吸引力。

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? ? 6、3D打印液态玻璃材料

英国《自然》杂志4月发表的一项材料科学研究报告称,德国科学家使用标准3D打印技术,制造出了超复杂、高精细且高质量的玻璃形状,如微小的扭结状脆饼干或城堡。这意味着,现在利用3D打印技术已可以制作具有较高光学性能的结构,可大量适用于设计复杂的透镜和过滤器。

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? ? 7、快速液体打印技术

今年4月,麻省理工学院(MIT)研究人员正和密歇根的家具制造商Steelcase联手开发一种3D打印技术的新方法。这种叫做“快速液体打印”(RLP)的技术看起来和以往的3D打印技术有些不同,有别于一层层堆叠的方式,RLP是利用喷嘴将两种液态聚氨酯凝胶混合在一起,在几分钟内迅速固化成形。

对比传统3D打印技术,快速液体打印具有极大优势:1、不需要层层堆积和支持材料;2、成型速度快,可以在几秒到几分钟内成形。因为能利用廉价的工业材料再短时间内高效生产,这种新的增材制造方法可以为定制办公家具开辟新的领域。

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? ? ?8、高强度高韧性水3D打印凝胶材料

近年来,随着高强度高初性水凝胶研究工作的进一步深入,使水凝胶的机械性能得到了显着提升,应用前景更加广阔。但高强度高韧性的水凝胶交联过程较复杂,成型性与可加工性较差,借助3D打印技术可解决该问题。

2017年7月,浙江大学研究人员通过实验方法探究了在一维条件下,PIC水凝胶溶液在水中的固化速度以及水凝胶溶液浓度对固化速度的影响;然后,通过建立物理模型对PIC水凝胶的固化过程进行了数值模拟,解释了固化实验的结果并揭示了水凝胶溶液浓度对固化速度的影响规律。

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? ? ?9、强度3D打印不锈钢

今年10月《自然-材料》杂志上报道了这一研究成果:利用3D打印技术开发了一种不锈钢,该材料的强度要比传统工艺生产的不锈钢高3倍且仍然具有韧性,该成果由美国加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室完成。

3D打印的不锈钢通常都是高孔隙度的,这也使得它们很脆弱并且容易断裂。新技术通过设计一个由计算机控制的程序扩展了这项工作,使其不仅能够制造致密的不锈钢层,而且可以更为严格地控制这些材料的结构--从纳米级到微米级。这就使得3D打印机可以在每一个尺度上构建微小的细胞壁式结构,从而防止破裂和其他常见问题。

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? ? ? 10、细菌墨水3D打印纹身贴

据外媒报道,麻省理工学院(MIT)的研究人员们已经开发出了一项基于“基因编程细菌活细胞”的新型 3D 打印机技术,能够给人们贴上更加个性化的“纹身”-- 比如让它在某种化学刺激下改变颜色。让我们可以重新思考和设计这类可对多种刺激作出响应的可穿戴传感设备。

为了测试这项技术,该团队在一张设计得类似于树的弹性体层上,3D 打印了一张细菌细胞贴纸。而树干的每一个分支上,都有可以针对不同的化学刺激、作出不同反应的细菌。未来这项技术有望推动某种“活体计算机”的发展。我们可以在复杂的结构上创建包含许多不同类型的工程细胞,让它们向芯片上的晶体管一样相互通信。

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文章来源:新材料在线 ??作者:BEN_LEE