在室溫下實(shí)現(xiàn)3D打印新材料改變制造業(yè)發(fā)展

2023-07-07 17:07:18來(lái)源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：增材制造閱讀量：3564

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】作為制造業(yè)的熱門(mén)技術(shù)，增材制造以其強(qiáng)大的個(gè)性化制造能力，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并被寄以厚望，成為臨床醫(yī)學(xué)、電子工業(yè)、食品加工、建筑等各類(lèi)領(lǐng)域的突破口。而與此同時(shí)，增材制造技術(shù)也在這個(gè)過(guò)程中收獲了全新發(fā)展。

　　從原理來(lái)說(shuō)，增材制造技術(shù)并不深?yuàn)W，其基本原理是“離散-堆積”，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體，這也是為什么我們一般稱(chēng)呼其為3D打印技術(shù)。

　　事實(shí)上，增材制造技術(shù)早在上世紀(jì)80年就出現(xiàn)了，因此盡管這項(xiàng)技術(shù)和與其他制造技術(shù)相比比較新穎，但實(shí)際也有幾十年的發(fā)展歷程了。之所以這項(xiàng)技術(shù)到近幾年才有起色，其實(shí)和其他技術(shù)的限制有關(guān)。

　　首先是建模技術(shù)。盡管打印技術(shù)本身的發(fā)展不斷在提升打印的精度，但是打印的內(nèi)容還是由建模內(nèi)容決定的，過(guò)去高精度的建模成本高，操作復(fù)雜，打印的難度也自然而然的上升了，開(kāi)銷(xiāo)也因此增加。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及三維掃描技術(shù)的不斷成熟，如今建模難度得到了降低，同時(shí)建模的精度也有了明顯的提升，打印的內(nèi)容也隨之多樣化。

　　除了建模技術(shù)，另一個(gè)限制要素便是材料，甚至可以說(shuō)，材料是未來(lái)增材制造技術(shù)的突破口。簡(jiǎn)單的說(shuō)，耗材對(duì)于增材制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，就像是墨水之于印刷技術(shù)，墨水可以決定印刷字體的顏色、牢固度甚至可以賦予印刷內(nèi)容氣味，而耗材則決定了3D打印成品的理化性質(zhì)。而理化性質(zhì)的不同同樣也會(huì)影響3D打印過(guò)程中的粘合、構(gòu)造難度。因此尋找適合打印的材料或者發(fā)展技術(shù)來(lái)優(yōu)化材料加工直接影響了增材制造的適用范圍。

　　而目前的耗材的發(fā)展對(duì)增材制造有什么影響呢？最明顯的就是加工環(huán)境的限制。無(wú)論是熔融沉積成型還是光固化，都需要給材料一個(gè)溶解環(huán)境，這也就導(dǎo)致，室溫3D打印難度高，并且耐高溫材料很難使用在這項(xiàng)技術(shù)里。不僅如此，這也間接導(dǎo)致銅顆粒這類(lèi)材料無(wú)法進(jìn)行3D打印，使得許多看似增材制造可以發(fā)揮巨大作用的領(lǐng)域，實(shí)際上卻沒(méi)有其發(fā)展拳腳的空間。

　　而就在最近，包括美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)研究人員在內(nèi)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種金屬凝膠，這種凝膠具有很高的導(dǎo)電性，可在室溫下打印三維(3D)固態(tài)物體。這種凝膠可使用傳統(tǒng)的3D打印噴嘴進(jìn)行打印，并能使打印物體保持其形狀。同時(shí)干燥的過(guò)程也不需要過(guò)多外力介入，干燥后又會(huì)異常堅(jiān)固。不僅如此，打印后材料中的銅顆粒會(huì)均勻的分布在成品中，因此導(dǎo)電性也十分優(yōu)秀，理論上完全可以用來(lái)生產(chǎn)電路。

　　讓人感到驚喜的打印材料不止這個(gè)，此前水溶性打印耗材的出現(xiàn)，也為模具的加工提供了新的發(fā)展思路?？偠灾?，材料的不斷進(jìn)步，為增材制造的發(fā)展，提供了豐富多彩的發(fā)展道路。

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