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未来3D打印将如何发展?

导读: 近日,英国伦敦布鲁内尔大学的Eujin Pei和Giselle Loh讨论了如何控制材料特性和材料行为来支持功能的集成。

近日,英国伦敦布鲁内尔大学的Eujin Pei和Giselle Loh讨论了如何控制材料特性和材料行为来支持功能的集成。

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Eujin Pei和Giselle Loh合作开发功能分级添加剂制造(FGAM)

3D打印通常用作生产具有几何自由度的部件,并使操作员能够完全控制生产过程链。

我们预测,在未来五年,功能分级添加剂制造(FGAM)的前景将使我们能够专注于以材料为中心的制造,突出显示结构-性质关系

该方法的特征在于同时合成和致密化三维物体,所述三维物体由预定组织的沉积材料驱动,而不仅仅是其形状和形式。

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为什么功能分级添加剂制造重要?

FGAM是一种集成设计方法和一个模型化的技术框架,用于模拟、分析和制造组件,其特征在于组成和结构在体积上的逐渐变化,对应于多个不断变化的功能约束。

FGAM部件从其属性层次获得其多功能状态,可以通过映射性能要求并在整个3D空间中分配材料结构来实现。

FGAM建立了从轮廓建模(基于几何和形状)到材料性能(基于功能参数)建模的根本性转变。FGAM的目标是制造基于性能的几何组件,由其分级属性和材料行为驱动,以支持功能的集成。

使用添加剂制造来改变微观结构

使用FGAM可以实现诸如改变玻璃化转变水平、密度、弹性和半透明度等性能。微结构相的差异有助于单一成分内不同的材料性质。

简而言之,功能分级添加剂制造(FGAM)被定义为单个添加剂制造过程,其使用材料的渐变混合或控制材料的密度以在一个部件内制造具有可变特性的自由形状物体。

对于当前的计算机辅助设计(CAD),现有的局限性在于采用数字实体(编程、设计和仿真),可以准确描述材料的微尺度特性并生成刀具路径进行制造。

用于AM技术的当前CAD工具仍然相当传统,并且在这种文件格式中没有考虑到重要的信息。

对于发展FGAM技术,需要一种全新的计算机辅助工程(CAE)分析方法,模拟和管理本地组成控制(LCC)的材料信息。

据悉,Eujin是Brunel Design的理学学士产品设计和理学士产品设计工程课程的项目总监。他是特许工程师(CEng)和特许技术产品设计师(CTPD)。他在英国标准协会(BSI)主持了AMT/8,出版了添加剂制造国家标准。

Giselle Loh是伦敦布鲁内尔大学博士研究生。Giselle目前正在研究功能分级添加剂制造和4D打印

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