3D打印异质微结构的应用hth华体会全站app

微结构是任何材料的小尺度多孔结构，通常只能通过放大来观察。

材料的微观结构，无论是金属、聚合物还是陶瓷，都可以决定诸如重量分布、柔韧性和强度等物理性能。微观结构优化可以自然发生;例如，人类骨骼是由复杂的结构组成的，这使得它们既坚固又轻便。分析被用于各种行业和应用，以帮助增强重要的物理性质。这通常涉及简单地改变特定材料的加工方法。通过增材制造，越来越多的研究人员发现了生成定制微结构以满足各种需求的潜在好处。

在以色列理工学院，研究人员发现了几种方法，增材制造可以帮助简化和改善他们对微观结构设计的探索。几何设计学者、以色列理工学院(Technion)计算机科学教授格尔森·埃尔伯(Gershon Elber)多年来一直对增材制造感兴趣。

hth华体会全站app3D打印的“圣杯”模型与彩色微量元素切片由Voxel打印，并封闭在半透明的VeroClear™材料。

“大约十年前，我们意识到世界正在变化。我们过去的制造方式是减法，用切割机去除材料以达到所需的形状，”Elber解释道。

“现在，第一次，材料可以是异质的，使基于微结构的设计更容易。”

他过去有3D打hth华体会全站app印微结构，但设计流程不方便，也不省时。直到最近，具有体素级控制的高质量、多材料3D打印机还不在计算机科学系的能力和预算范围内。hth华体会全站app表示微结构的选项主要局限于数字渲染，这是有用的，但并不总是直观的-特别是对学生来说。这一切都改变了Stratasys公司J55™成为可用。它使PolyJet科技™价格实惠，教育友好，对Technion的研究人员来说是完美的选择。埃尔伯立即看到了打印机的潜在用途，以及随之而来的软件华体会百家乐GrabCAD Voxel Print™．

“当我们购买这台打印机时，我们考察了不少其他公司，”他说。没有人能够提供Stratasys所提供的服务PolyJet技术非常独特。”具有多色、多材质的性能Stratasys公司J55这意味着研究人员可以设计和打印用传统方法无法创建的微观结构模型。体素打印允许研究人员用连续的颜色变化“绘制”出微量元素，然后将这些元素按体积应用到他们的模型中。

现实世界中的微观结构

一些最重要的学术研究为实际应用奠定了基础。Technion的研究人员探索了几个可以从3D打印微结构中受益的领域。hth华体会全站app

一种可能的应用是热交换器，它是在散热器和空调等系统中用于加热和冷却功能的组件。根据具体的功能，热交换器可能需要一个设计，导热良好，或一个防止热传递。传统的热交换器通常是预先制造的圆柱形或直线形状，设计人员被迫围绕这些形状工作。使用PolyJet技术，可以设计定制的热交换器，以适应应用或设计。

飞机机翼利用体积样条组成，

研究人员还探索了3D打印微结构在航空航天中的应用。hth华体会全站app飞机的机翼必须结实结实，但又要足够轻，以保证有升力。传统的飞机机翼内部结构由桅杆和肋骨组成，以保持结构的轻便和耐用。然而，这种设计意味着大量的蒙皮承担部分载荷，这可能会导致屈曲——这需要更多的支撑。hth华体会全站app3D打印允许多孔的内部机翼设计，最大限度地减少对皮肤的压力，并优化重量。

Gershon说:“分析一直是体积的，我们的体积建模工具允许我们定制微观结构以满足特定的目的。”“事实上，我们有体积设计和分析，而且我们现在可以3D打印异质体积部件，这是一个巨大的优势。hth华体会全站app我相信这就是未来。”

期待

尽管他们的大部分探索都是初步的，但Technion的研究人员相信3D打印微结构将改变各种行业的零件设计和制造方式。hth华体会全站app埃尔伯表示，这个想法还很新颖，但潜力巨大。“我们从未遇到过这种情况，制造技术领先于我们的设计和分析，”他解释道。“我们可以3D打hth华体会全站app印无法用商业CAD系统设计的物体。我们迫不及待地想知道这将给我们的研究带来什么。”