中国科研人员研制出高抗疲劳3D打印钛合金

中国科研人员研制出高抗疲劳3D打印钛合金 据了解,理想状态下3D打印技术直接制备出的钛合金应具有天然的超高抗疲劳性能,而打印过程中产生的气孔等缺陷会使钛合金的抗疲劳性能大幅下降。科研人员在某种钛合金材料的高温实验中发现,存在一个宝贵的热处理工艺窗口,可以抑制住气孔的出现,在此基础上,发明了缺陷与组织分步调控的新工艺,最终制备出几乎无气孔的钛合金材料。这种材料在循环测试中,可以把钛合金的拉-拉疲劳强度从原始态的475兆帕提升至978兆帕。据中国科学院金属研究所研究员介绍,目前3D打印技术在航空航天应用领域比较多。他们研发的这项新技术,在相同的载荷下,疲劳寿命会提高十倍到上百倍。在相同的预期寿命下,施加的载荷会提高百分之十到百分之十五。 ... PC版: 手机版:

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3D打印钛晶格的强度比WE54航空合金还高出50%

3D打印钛晶格的强度比WE54航空合金还高出50% 新研究的第一作者、特聘教授马迁说:"理想情况下,所有复杂蜂窝材料中的应力都应均匀分布。然而,对于大多数拓扑结构而言,通常只有不到一半的材料主要承受压缩载荷,而较大体积的材料在结构上并不重要。"研究人员在管状晶格的顶部覆盖了第二个晶格,从而加固了管状晶格,并在管和连接处增加了一个薄薄的 X 形横截面,使压缩测试中的载荷分布更加均匀。左图:导致普通空心支柱网格早期失效的过应力点。右图:使用多拓扑网格时,应力分布更加均匀 皇家墨尔本理工大学它的形状非常复杂,但使用激光粉末床熔融 3D 打印机却很容易制造。研究人员对制造出的立方体进行了测试,发现它比航空航天领域使用的密度类似的铸造镁合金 WE54 强 50%。他们说,根据打印机的不同,它的尺寸可以从毫米到几米不等,它的耐温性能最高可达 350 °C,如果升级到更耐热的钛合金,则最高可达 600 °C。研究人员说,这种材料在对强度和重量要求较高的领域非常有用,可能的商业应用包括飞机和火箭部件。有趣的是,他们还表示,这种材料还可用于医用骨植入物,当它与人体融合时,复杂、部分空洞的形状最终可能会被重新生长的骨细胞填满。通过边缘的缝隙可以看到横截面的加固装置但是,如此复杂的结构容易制造吗?研究人员承认:"并不是每个人的仓库里都有激光粉末床熔融机。不过,随着技术的发展,它将变得更容易获得,打印过程也将变得更快,使更多人能够在他们的组件中采用我们的高强度多拓扑超材料。重要的是,金属三维打印技术可以轻松制造出实际应用中的网状形状。"皇家墨尔本理工大学的团队正在呼吁希望在一系列应用领域合作并将这些超材料商业化的公司,并表示将继续完善晶格设计,以寻求更高的强度和更轻的重量。论文发表在《先进材料》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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卫星通讯社 2 号报道称,空客防务和航空公司 CEO 宣布,将在几个月内放弃从俄罗斯进口钛合金。 俄罗斯 VSMPO-AVISMA 公司提供了全世界 30%,波音 40% 与空客 60% 的钛合金材料,是世界最大的钛合金材料供应商。 西欧各国与俄罗斯关系的恶化可能将会持续影响航空业的发展,空客大量锻造件由萨尔达和古比雪夫 7.5 万吨锻造机加工。 而这两台锻压机则是由位于苏联境内的乌克兰的克拉马托重型机器厂(HKM3)制造的。 如果关系恶化,空客将只能选择退而求其次到法国 6.5 万吨级、或者美国 6 万吨级模压机制造。 或者,选择到中国二重的、全球目前排名第一的 8 万吨模压机进行制造。 但能不能平替、给不给造,就是另外的故事了。

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科学家研制出世界上首个3D打印 "大脑模型" 在维也纳医科大学和维也纳工业大学的一个联合项目中,开发出了世界上第一个三维打印的"大脑模型",该模型以脑部纤维结构为模型,可以使用一种特殊的磁共振成像(dMRI)进行成像。由维也纳医科大学和维也纳工业大学领导的科研团队在一项研究中表明,这些大脑模型可用于推进神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和多发性硬化症)的研究。这项研究成果发表在《先进材料技术》(Advanced Materials Technologies)杂志上。磁共振成像(MRI)是一种广泛使用的诊断成像技术,主要用于检查大脑。核磁共振成像可在不使用电离辐射的情况下检查大脑的结构和功能。在磁共振成像的一种特殊变体扩散加权磁共振成像(dMRI)中,还可以确定大脑中神经纤维的方向。然而,在神经纤维束的交叉点很难正确确定神经纤维的方向,因为不同方向的神经纤维会在那里重叠。为了进一步改进流程以及测试分析和评估方法,一个国际团队与维也纳医科大学和维也纳工业大学合作开发了一个所谓的"大脑模型",该模型是利用高分辨率三维打印工艺制作的。带有微通道的小立方体维也纳医科大学的研究人员作为核磁共振成像专家,维也纳工业大学的研究人员作为三维打印专家,与苏黎世大学和汉堡大学医疗中心的同事密切合作。早在2017年,维也纳工业大学就开发出了一种双光子聚合打印机,可以实现升级打印。在此过程中,还与维也纳医科大学和苏黎世大学共同开展了脑模型的使用案例研究。由此产生的专利构成了脑模型的基础,该模型现已开发完成,并由维也纳工业大学的研究与转让支持团队负责监督。从外观上看,这个幻影与真正的大脑并无太大区别。它要小得多,形状像一个立方体。它的内部是非常细小的、充满水的微通道,大小与单个颅神经相当。这些通道的直径比人的头发丝还要细五倍。为了模仿大脑中精细的神经细胞网络,第一作者迈克尔-沃莱茨(Michael Woletz)(维也纳医科大学医学物理和生物医学工程中心)和弗兰兹斯卡-查鲁帕-甘特纳(Franziska Chalupa-Gantner)(维也纳工业大学3D打印和生物制造研究小组)领导的研究小组使用了一种相当不寻常的3D打印方法:双光子聚合。这种高分辨率方法主要用于打印纳米和微米级的微结构,而不是打印立方毫米级的三维结构。为了为 dMRI 制作合适尺寸的模型,维也纳科技大学的研究人员一直在努力扩大三维打印工艺的规模,以便能够打印出具有高分辨率细节的更大物体。高比例三维打印为研究人员提供了非常好的模型,在 dMRI 下观察时,可以确定各种神经结构。Michael Woletz 将这种提高 dMRI 诊断能力的方法与手机相机的工作方式进行了比较:"我们看到,手机相机在摄影方面取得的最大进步并不一定是新的、更好的镜头,而是改进所拍摄图像的软件。dMRI 的情况也类似:利用新开发的大脑模型,我们可以更精确地调整分析软件,从而提高测量数据的质量,更准确地重建大脑神经结构。"改进 dMRI分析软件因此,真实再现大脑中的特征神经结构对于"训练"dMRI 分析软件非常重要。使用三维打印技术可以创建可修改和定制的各种复杂设计。因此,大脑模型描绘的是大脑中产生特别复杂信号并因此难以分析的区域,如交叉的神经通路。因此,为了校准分析软件,需要使用 dMRI 对大脑模型进行检查,并像分析真实大脑一样分析测量数据。由于采用了三维打印技术,模型的设计是精确可知的,分析结果也可以检查。作为联合研究工作的一部分,维也纳医科大学和维也纳理工大学已经证明了这一点。所开发的模型可用于改进 dMRI,从而有利于手术规划和神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和多发性硬化症)的研究。尽管概念得到了验证,但团队仍然面临着挑战。目前最大的挑战是扩大这种方法的规模:"双光子聚合的高分辨率使得打印微米和纳米范围的细节成为可能,因此非常适合颅神经成像。但与此同时,使用这种技术打印一个几立方厘米大小的立方体也需要相应的时间,"Chalupa-Gantner 解释说。"因此,我们不仅要开发更复杂的设计,还要进一步优化打印过程本身"。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品 首先,在 3D 打印介质中使用木材并不是一个新想法。我们以前还看到过用从木材中提取的纤维素打印出的木质物品,以及用锯末与生物环氧树脂混合制成的 3D 打印吉他。麻省理工学院的科学家甚至正在开发一种方法,将实验室培养的木材培育成预定的三维形状。然而,休斯顿莱斯大学的研究人员声称,他们是第一批用完全由木材天然成分组成的材料 3D 打印出真正木制物品的人。除了水之外,粘稠的墨水还包括纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶体和木质素后者是一种有机聚合物,构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。纤维素和木质素都可以从林业、建筑业和消费品行业产生的木材废料中获取。木墨是通过一种称为直接墨水写入(DIW)的 3D 打印工艺来连续分层构建物体的。这与常用的熔融沉积建模(FDM)技术类似,熔融材料从喷嘴中挤出,冷却后硬化。在 DIW 技术中,材料不是冷却,而是通过烧结工艺变成固体形式。对于木质油墨来说,烧结过程包括在 -85 ºC (-121 ºF) 温度下冷冻干燥印刷物体 48 小时,然后在 180 ºC (356 ºF) 温度下加热 20 至 30 分钟。加热步骤将木质素转化为一种"分子胶",将纤维素纤维和晶体结合在一起。部分 3D 打印木制品,包括一张小桌子和一把小椅子据报道,用这种材料打印出来的小物件在外观、结构、质地、热稳定性甚至气味方面都与天然木材十分相似。它们在机械强度上也比天然轻木更强,天然轻木在研究中被用作基线。还有一个额外的好处,就是它们在废弃后可以生物降解。但更重要的是,用油墨打印物品时,只使用打印该物品所需的油墨量。相比之下,用天然木块雕刻或碾磨物品时,去掉的所有木料都会被浪费掉。首席科学家穆罕默德-拉赫曼(Muhammad Rahman)副教授说:"直接利用自身天然成分创建木结构的能力为更加环保和创新的未来奠定了基础。它预示着一个可持续 3D 打印木结构的新时代。"科学家们承认,该过程中的冷冻干燥和加热步骤需要大量能源,因此他们正在探索替代方法。他们的研究论文最近发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。 ... PC版: 手机版:

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#视频 Relativity Space正在开发世界上第一枚3D打印火箭,其Terran 1火箭通体85%是由3D打印材料打造。与传统的劳动密集型火箭制造技术相比,3D打印火箭的制造成本更低、耗时更短。《华尔街日报》访问了其工厂,与创始人Tim Ellis谈了该公司将3D打印与航空航天相结合的愿景等。

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