在古代,人们把在高温下烧红的生铁反复锤打,最终使生铁转化为钢。现在,英国剑桥大学领导的一个小组革新了技术,开发出一种三维(3D)打印金属的新方法,可以在打印过程中将结构变化“编程”到金属合金中,微调它们的性能,而无需使用已延续了数千年的“加热锻打”工艺。该方法可降低成本,更有效地利用资源。研究结果发表在30日的《自然·通讯》杂志上。
概念图显示了研究团队的加工策略,在激光粉末床熔融加工过程中,在空间上操纵金属结构。图片来源:英国剑桥大学
自青铜时代以来,金属部件一直是通过加热和锻打的过程制成的。这种方法用锤子使材料硬化,然后用火软化,使人们可以将金属制成所需的形状,同时赋予其柔韧性或强度。加热和锻打之所以如此有效,是因为它改变了材料的内部结构,从而可以控制其性能。
目前3D打印技术的主要缺点之一是无法以相同的方式控制内部结构。此次,团队开发了一种3D打印金属的新策略,可在材料被激光熔化时对内部结构进行高度控制。通过控制材料在熔化后凝固的方式,以及在此过程中产生的热量,研究人员可以对最终材料的性质进行编程。
而当3D打印的金属部件被放置在相对较低的温度下时,它会触发微观结构的受控重构,这一策略可以完全控制金属的强度和韧性。
研究人员发现,在3D打印过程中,激光可以被用作微型“锤子”,使金属变硬。然而,用相同的激光第二次熔化金属会使其结构松弛,从而允许在将零件放入炉中时进行结构的重新配置。他们的3D打印钢材经过理论设计和实验验证,其性能可与加热和锻打制成的钢材相媲美。
钢和铁,从构成元素上来说,并无太大区别。铁可以被炼成钢。简单来说,经过高温煅烧等工序,铁中的含碳量降低了,就成了钢。钢制品强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀、易加工……多种优点让它一下子甩开了铁好几个档次。这些微妙而复杂的化学过程,如今在3D打印中得到了复现。研究团队用激光改变金属材料的内部结构,从而控制材料性能。我们还会在钢中加入铬、锰等元素,未来3D打印的钢材或许也能继续升级,呈现出不同的合金钢特性。
关键字:3D打印
引用地址:
激光做“锤”,三维打印新策略革新“打铁”工艺
推荐阅读最新更新时间:2024-11-17 03:26
新技术实现“掌上”3D打印
美国明尼苏达大学的研究团队近日首次利用一台便携 3D打印 在人手上打印出电子产品。这一新技术不仅能帮助士兵们在战场上快速打印所需的电子设备,还有望为伤口愈合和皮肤病治疗提供新方法。下面就随嵌入式小编一起来了解一下相关内容吧。 该研究成果刊登在新一期美国《先进材料》杂志上。研究人员使用定制的低成本 3D打印 机实现了这一技术。借助新技术,战场上的士兵可以在身体上打印临时传感器以检测化学或生物制剂,也可以打印太阳能电池为电子设备充电。 “我们对这种新型 3D打印 技术的潜力感到兴奋,它使用的是一种轻便的打印机,价格不到400美元,”研究报告的主要作者、明尼苏达大学机械工程副教授迈克尔·麦卡尔平说,“这就像一把未来的‘瑞士
[嵌入式]
用3D打印打造不插电的物联网装置
此类应用并不需要额外花费电力驱动,同时借由3D打印或大量制造方式更能让此项应用快速普及,对于许多仍须电池驱动的物联网应用设计,或许将能带来更大幅度改进。 华盛顿大学研究团队提出借由3D打印模块“运动”间所产生Wi-Fi信号,让不同模块设计能透过传递数字信号与远方计算机等设备产生连动,例如将3D打印模块打造成风速计,即可在不同转速情况下自动向远程计算机传递当前风速变化,过程中并不需要额外电力驱动,对于不少物联网应用或许将带来实用效果。 由华盛顿大学研究生Vikram Iyer、Justin Chan共同设计的3D打印无线连接模块设计,并未采用任何必须连接外部电力驱动组件,主要是借由模块运动间使嵌入其中的无线天线产生干扰信
[网络通信]
3D打印在智能制造中的角色与机遇
由OFweek中国高科技行业门户主办、OFweek 3D打印 网承办的“OFweek 2016中国3D打印技术产业大会”在深圳会展中心6楼郁金香厅隆重举办。中国科学院重庆绿色智能技术研究院的段宣明教授在本次会议上发表了“3D打印在智能制造中的角色与机遇”的主题演讲。 3D打印作为一种颠覆传统制造业的新兴技术,在全球范围内正获得飞速发展。3D打印主要是依靠层层叠加的打印方式,利用计算机数字化模型和计算机控制,来进行材料的逐层累加从而实现三维复杂结构实体零部件制造。3D打印技术在未来的智能制造产业中,能创造出巨大价值,同各种新兴的高科技一起,打造出未来个性化制造的智能工厂,为客户提供基于3D打印生态系统的分布式制造产业模式。因此,3D
[嵌入式]
3D打印风起云涌\动力电池获突破
全球3D打印和增材制造领导者Stratasys Ltd.和桌面型3D打印领导者MakerBot,于今日签订最终合并协议,并宣布MakerBot将以换股并购交易的方式与Stratasys子公司合并。 成立于2009年的MakerBot开发了桌面型3D打印市场,通过增强3D打印机的普及性,构建了强大的3D打印机客户群。自2009年起,公司已售出超过22,000台3D打印机。过去九个月,MakerBot Replicator 2桌面型3D打印机的销量为11,000台。 解读: 3D打印的前景非常美好,但是短期内由于技术、材料和成本原因难以商业化,3D打印技术暂时多用于实验,规模化应用尚需时日。而且针对的用户群体也不尽相同,
[模拟电子]
英飞凌携3D打印人形机器人Roboy 2.0首度亮相中国
在即将召开的第二届中国进口贸易博览会上,英飞凌科技将携采用其多项技术的3D打印人形机器人Roboy 2.0首度亮相中国。Roboy是个活泼可爱的“小男孩”,不仅会笑会闹,还会害羞卖萌,堪称机器人界的表情帝。更关键的是,他还多才多艺,从说相声到表演舞台剧样样全能。 Roboy与工程师团队和进博会吉祥物“进宝”合影 工程师团队积极备展,对Roboy进行出发前的最后调试 Roboy的表情秀 在所有人形机器人的创建过程中,模仿人体骨骼结构至关重要,但用机械设计还原人体的骨骼结构和肌肉系统极度困难。为了降低复杂度,通常会简单地用电机来代替关节。但Roboy却与众不同,工程师通过3D打印、创成式设计和超现
[物联网]
英国现3D打印心脏技术
英国Bristol机器人实验室的科学家们宣布,他们成功地使用3D打印机制造了第一台可驱动人工肌肉的机器“心脏”。这台机器心脏搭载微生物燃料电池(MFCs),可从人体尿液中获取能量。
这种机器“心脏”又被称为生物启发泵(biologically inspired pump),仍处于开发阶段,它是基于心脏的结构和功能原理进行设计的。科学家测试证明,机器“心脏”只需2毫升新鲜尿液即可执行连续33次动作,而且它可以以3.5伏的电压充电。
科学家开发机器“心脏”的目的不是为了制造用于人类或动物的假肢装置,而是希望能够为自主能源机器人(EcoBots)制造一个生物启发泵,这种机器人可以自动收集废物并将其转化为可
[医疗电子]
科学家研发出可被人体吸收的医疗电池:为3D打印可吸收装置打开大门
卡内基·梅隆大学的研究人员们正在开发一种创新的生物相容性的电池,从而为未来可摄入体内的医疗装置开发打开了大门,有可能彻底改变癌症等疾病的治疗方法。据了解,正在开发的这种生物相容性好、无毒、可食用电池是用自然生成的黑色素(在我们的皮肤、 眼睛和头发中都可以找到这种黑色素)制成的,并可以被放置在3D打印的胶囊里。该项目的负责人Christopher Bettinger博士最近在美国化学学会(ACS)第252次全国会议与博览会上披露了他们的研究。
这种创新的可吸收电池是是医学领域正在朝着更有效、更有针对性的治疗方式迈进的一个最好例子。Bettinger解释说:“几十年来,人们一直在设想有一天我们会有可食用的电子设备来进行诊
[医疗电子]
此打印非彼打印 3D打印应用医疗帮助病患
日前,在日本太平洋横滨国际会展中心举行的“MEDTEC JAPAN 2012”上,以色列的欧贝杰(Objet Geometries)公司在日本的销售代理商FASOTEC,介绍了2012年4月刚刚开始在日本提供的“医疗工程服务”。这是一项根据图像诊断设备拍摄的图像数据来制作逼真三维人体模型的服务,主要面向想利用三维人体模型实施模拟手术及培训的医疗机构。该服务是FASOTEC与神户大学研究生院医学研究科共同开发的业务。 三维人体模型利用欧贝杰的三维打印机来制作。特点是可混合两种材料进行造型,只要其中一种材料选用透明材料,便能制成可从外部确认人体内部骨骼及肿瘤等的模型。另外,使用各种硬度不同的材料,还可再现不同人体部位的不同触感。
[医疗电子]