3D打印新法或将改变新材料“游戏规则”

发布时间:2023-05-22浏览次数:20

    据《自然》杂志的最新报道,美国圣母大学科学家发明了一种新型3D打印方法——高通量组合打印,能够控制材料的3D结构和局部成分,打印出柔韧程度呈梯度变化的材料,有望成为新材料发现和制造领域的“游戏规则改变者”。

    3D打印的“神来之笔”

    所谓3D打印,是一种基于数字模型文件的技术,它使用粉末金属或塑料等粘合材料,通过逐层打印来构造物体。除了打印各种形态复杂的物体之外,3D打印还有一项独特的技能:打印新材料。

    3D打印技术可以使用各种新型材料进行打印,包括复合材料、生物材料、金属合金等。这种材料的多样性推动了创新,可以为制造业、医疗领域、建筑业等提供更好的解决方案。同时,3D打印允许按照个体需求和设计要求进行定制化生产,这可以让新材料打印的产品能够根据特定要求进行个性化定制,提供更好的适应性和功能性。而且,通过使用新材料进行快速原型制作和迭代设计,可以更快地将产品推向市场,从而提高竞争力。最重要的是,新材料的引入为创造性应用提供了可能性。3D打印技术结合新材料的特性,可以实现复杂结构、轻量化设计、微型化等创新应用,推动科学研究和工程领域的发展。

    伴随着新材料市场的快速发展,3D打印将可以满足更多不同行业的需求,以迎来更广阔的机遇和增长。尤其,随着3D打印技术的应用领域不断扩大,对功能性和高性能材料的需求也在增长。而随着技术的进一步成熟和成本的下降,在现如今主要应用的制造业、医疗和航空航天等领域之外,还将涌现更多行业的应用,如建筑业、电子制造、能源等,为这些领域带来创新和效益提升。

    3D打印改变新材料游戏规则

    圣母大学研究团队研发创造的新型3D打印方法——高通量组合打印(HTCP)能以传统制造无法比拟的方式生产材料。

    据介绍,传统方式研发一种新材料通常需要10-20年时间,而如今的新型3D打印技术则可以将这一时间缩短至不到几个月。这将更好地满足清洁能源和环境可持续性及电子和生物医学设备的快速发展对新材料的需求。

    研究团队指出,在新工艺中,多种雾化纳米材料“油墨”会在一个打印喷嘴中混合,且在打印过程中,“油墨”中各种材料的比例也会动态改变。因此,HTCP能控制打印材料的3D结构和局部成分,并以微尺度空间分辨率生产柔韧程度逐渐变化的梯度材料。而且,它生成的组合材料具有“库”的功能,每个库包含数千种独特的成分,因此可显著加速新材料的研制。

    在未来的研发过程中,研究团队计划将机器学习和人工智能策略应用于HTCP,提供更丰富的数据,以加速更多新材料的研发。


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