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多向晶格+3D打印: 全新人造超材料轻便又坚固

多向晶格+3D打印: 全新人造超材料轻便又坚固

      英国《自然》杂志16日发表了一项材料学最新成果:英国帝国理工学院团队报告了一种全新人造超材料——强度增加但质量依旧较轻,这种材料是利用多向晶格,并结合3D打印技术制成,而其中新型晶格则是根据强金属合金的基本原理设计的。   晶格结构由重复节点和连接支柱组成,结合3D打印技术,制造出来的材料既轻便又坚固。然而,一旦这些材料失效,会带来灾难性后果,这限制了它们的实际应用。而失效的原因在于这些材料的结构——晶格整体取向单一。   同样的现象也存在于金属单晶中,其结构类似,内部会沿特定平面发生滑移而变形。不过,在包含不同取向晶粒的多晶材料中,晶粒边界有助于阻止正在成形的滑移和裂缝进一步蔓延,因而可以提高这些材料抵抗变形的能力。   此次,帝国理工学院科学家模拟多晶材料,设计了具有粒状结构的新型晶格状超材料,使内部晶格的不同区域具有不同的取向。   研究人员发现,粒状超材料(又称“变斑晶”)发生形变时,比传统超材料更坚固,更耐损。与多晶材料一样,“变斑晶”的强度可以通过缩小每个粒状晶格区域的尺寸来增强。   研究团队创造了在施压后能够扭变成不同构型的特殊“变斑晶”,模仿的是晶体材料中类似的重排。综合而言,这些成果将会为科学界带来更加坚固且适合于各种应用的轻型3D打印材料。 来源:科技日报

2019-01-17
第一座3D打印桥在上海投入使用

第一座3D打印桥在上海投入使用

       在上海桃浦公园,一条15米长的由树脂和复合材料制成的3D打印桥向行人开放。        别看这只是一座小小的桥,它是由三家大型企业耗时一年多才最终完成,其中苏州聚复负责ASA工程塑料的研究,沈阳机床厂完成机床的制造过程,上海建工机械施工集团则承担了3D打印机器人系统的开发工作。        据上海建工集团副总工程师机械施工集团总工程师陈晓明博士介绍,整个研发过程中,最难的部分在于如何把材料、打印工艺和温度完美地结合起来。陈晓明博士告诉看苏州记者,“整个3D景观桥的打印过程必须在一个密闭、恒温的过程中完成,而在什么样的温度下使用什么样的材料、配合什么样的打印工艺,制造出来的成品才能最完美,这就需要成千上万次的实验才能得出结论,而我们追求的就是那个最接近完美的答案。”        据了解,这座3D打印景观桥完全按照普通景观桥的标准设计,每平方米可以承受250公斤的重量,使用寿命在30年左右,它所使用的ASA材料具有高屈服强度、高耐候性、高弹性模量和高抗冲击强度的特点。        上海建筑集团在一份新闻稿中表示,3D打印不仅是一种新的建筑方式,也是对传统建筑模型的颠覆。“在桥梁3D打印现场,打印机器人离开现场干净整洁,没有灰尘和建筑垃圾。除了降低人力成本和促进绿色建筑外,整个桥梁印刷过程只用了不到40天:智能建筑在速度方面取得了巨大的飞跃。“        使用3D技术打印桥梁有一个先例。去年7月,上海同济大学拥有世界上第一套3D打印步行桥,两座桥分别跨越4米和11米。然而,当时两座桥只用于展示,不像陶埔公园的桥梁刚刚向公众开放。 来源 :复合材料网

2018-12-14
俄成功在太空打印生物器官,3D打印在医疗方面前景巨大

俄成功在太空打印生物器官,3D打印在医疗方面前景巨大

       俄罗斯医疗企业Invitro于5日宣布,俄罗斯已经成功在国际空间站利用3D打印技术制造出老鼠甲状腺,成为世界上首个在太空打印出生物器官的国家。 3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。 打印老鼠甲状腺所用的Organaut生物打印机        3D在国外发展历史较长久,最先发明3D概念的是1986年查尔斯·W·哈尔(Charles W.Hull)成立了世界上第一家生产3D打印设备的公司:3D Systems公司。而我国第一次接触3D是在1988年,清华大学颜永年教授在美国UCLA访问期间首次接触3D打印。        相比国外,我国3D打印呈现以下特点:        1、产业化程度较低        我国3D打印产业虽然取得了较大进步,但是行业整体上呈现“小、散、弱”的状态。虽然我国现有3D打印制造企业数百家,企业数量排名全球前列,但行业缺少规模大、实力强的国际龙头企业。        2、硬件依赖进口,软件存在空白        我国3D打印制造装备总体上与发达国家还有较大差距,关键装备与核心部件严重依赖进口的问题依然较为突出。另外,我国3D打印软件市场被国外企业垄断,用于支撑设计、扫描路径形成、方案制定的专用工艺软件及控制软件在国内仍处于起步阶段,有些软件甚至处于空白。        3、行业标准体系不健全        欧美发达国家和地区非常重视增材制造标准体系的建设,早在2009年,ASTM就组建完成了专业的3D打印技术委员会F42。该委员会下设8个分技术委员会,目前已经发布标准11项,还正在制定另外的11项。2011年,ISO也成立了一个类似的委员会TC261,并且很快与ASTM的F42委员会签署了合作协议,联合启动了3D打印技术的标准化工作,然后分别于2013年和2015年发布了三份ISO/ASTM标准,分别从术语定义、坐标系定义、3D打印数据格式(AMF)等方面进行了规范。        4、行业研发主力还停留在大学和研究所        目前国内3D打印的研发大部分还是靠大学和研究所,3D打印企业对于研发的投入过少,从近年来3D打印行业相关申请专利数量来看,排名靠前的为华南理工大学,西安交通大学,浙江大学,吉林大学等,专利申请数量排名前五位中有4所大学。        中国3D打印行业应用格局:        3D打印应用广泛,在许多领域有着广阔的应用前景,目前我国3D打印在航空航天、工业机械、电子消费品和汽车领域有着较大的应用,在医疗方面的应用相对较低。 中国3D打印市场应用分布        3D打印在医疗方面的应用:        目前,3D打印在医疗模型、手术导板、康复器械、金属植入物、药物、组织器官、口腔和医疗器械制造方面均有应用。尤其在医疗器械和康复器械方面表现较为突出,主要原因在于这些器械体积较大,结构较为简单。        1、3D打印的医疗模型和手术导板        例如2015年上海市第一人民医院普外科中心主任彭志海教授团队采用3D打印技术为一位来自贵州的患先天性自身免疫性肝硬化门静脉高压症的病人进行活体肝移植。术前为了能精准制定手术方案,专家想到了3D打印技术。3D打印将患者的肝胆胰脏器和相应的病变部位以1:1的“实物”形式呈现在医生面前,通过精确评估病变范围与临近脏器组织的三维空间关系,专家团队确定切除病患307克的肝脏。在进行肝切除时,专家将模型带入手术室在术中进行实时比对,通过调整3D打印模型并置于最佳解剖位置,为手术关键步骤提供直观的实时导航,对关键部位快速识别和定位;通过精确定位病灶、血管,实时引导重要脉管的接合,提高了手术精准性,有效降低了手术风险。        2、3D打印康复器械        以已经实现3D打印批量定制化生产的助听器外壳产业为例。在传统的方式下,技师需要通过患者的耳道模型做出注塑模具。然后通过紫外线得到塑料产品。通过对塑料产品进行钻音孔和手工处理后得到助听器最终形状。如果在这一过程中出错,就需要重新制作模型。而使用3D打印机制作助听器的流程,始于患者耳道硅胶模或印模的设计,这个步骤是通过三维扫描仪来完成的。然后用CAD软件将扫描数据转为3D打印机可读取的设计文件。设计者可以通过软件修改三维图像,及创建最终的产品形状。EnvisionTec打印机大约可以在60到90分钟内打印出65个助听器外壳或47个助听器模型。        3、3D打印植入物        2015年由北京大学第三医院张克教授团队和爱康宜城公司合作研发的3D打印人工髋关节获得国家食品药品监督管理总局批准,成为我国首个获准产业化的3D打印植入物。        4、3D打印药品        例如,在2015年美国食品药品监督管理局(FDA)己在全球批准首款完全用3D打印制作的药片。这款名为Spritam的药物由美国Aprecia制药公司研制,用于治疗癫痫症患者。Aprecia使用的Zipdose3D打印技术最重要的意义就是使药物能够在少量的水中迅速崩解高剂量的药物,这种药物给发病时的患者带来了极大的方便。        5、3D打印与口腔科        近年来,以软件设计为基础的牙科修复变得普及,很多牙科诊所、实验室或专业义齿生产企业都引入了3D打印技术。结合了3D打印的数字化口腔技术为牙科行业带来了精度高、成本低、效率高,以及符合规范化生产链相符的口腔数据。        6、3D打印与医疗器械制造        例如,在膝关节前交叉韧带损伤修复手术中,医生首先要去除残存的前交叉韧带,然后准确的替换上移植韧带。如要保证手术的精准和微创,医生需要借助一种精密而特殊的手术工具。        总体来看,3D打印在医疗方面的应用逐渐深入,应用范围越来越广泛,未来我国3D打印在医疗方面的市场前景将得到充分发展。 来源:观研天下

2018-12-12
密歇根科技大学研发出可3D打印的聚合物造粒切碎机

密歇根科技大学研发出可3D打印的聚合物造粒切碎机

       3D打印领域又有新突破啦!日前,密歇根科技大学的研究人员研发出了可3D打印的聚合物造粒切碎机。该切碎机可将3D打印线材切成用于熔融颗粒制造(FGF)3D打印机的颗粒,也可再次挤出为新的卷轴线材,用于标准熔融沉积成型(FDM)3D打印机。                                                       熟悉FGF的人都知道,FGF的一大特点是原材料成本低,因为它利用的颗粒塑料比卷轴线材便宜的多。研究人员在论文中指出,“商用线材的加价超过基础商用聚合物,但是商用线材的成本确是颗粒塑料原料的5到10倍”。鉴于此,研究人员发明了专门将卷轴线材(具有大标记的那种)转化为颗粒,这样便可以较便宜的价格直接购买颗粒塑料。        该切碎机的特色之处在于可以经济便利地小规模生产定制混合聚合物。由于大多数零部件都是3D打印的,制造切碎机的原料价格仅185美元。这也意味着任何有线材挤出机的制造者都可以利用卷轴线材自行制造混合线材。虽然大部分聚合物材料都可以采购颗粒形式的,但有了切碎机制造者可以将特定的混合线材制成颗粒,然后与其他特定或原始聚合物混合。        研究人员表示颗粒大小可以通过调整发动机的RPMs进行控制,并且可以同时将两种或多种线材制成颗粒,这对于设置专门的颗粒混合比例非常有帮助。切碎机配有两个发动机,每小时产量1KG。研究人员测试了几种塑料材料,包括PLA,ABS,咖啡填充的PLA,PP,PETg和NinjaFlex,并且由于其灵活性,只有Ninja Flex不起作用。          在第一次挤出循环期间,热塑性塑料的机械性能降低了10%,因此塑料只能循环几次,尽管在混合物中加入一些原始颗粒物有助于保持机械性能。粗略切碎的再生塑料挤出制成线材后也可以制成颗粒,然后通过再次挤出提高线材的质量。研究人员希望该技术可用于将更多废弃木材纳入生物聚合物复合材料中。 来源:3D打印世界

2018-12-03
中国3D打印的发展速度以及对未来发展的分析

中国3D打印的发展速度以及对未来发展的分析

       随着3D打印技术专利已经到期或即将到期,出货量占比最大3D打印设备与系统部分增长快速平稳,将保障行业规模同步增长。2017年全球3D打印市场价值为83.12亿美元,预计到2023年将达到353.6亿美元,预测期(2018-2023年)的年复合增长率为27.29%。 2011-2017年全球3D打印市场规模走势 全球3D打印产业领域布局        发达国家自2012年以来即前瞻性地出台了相关3D打印产业政策,主要以美国、英国、欧盟等为代表。发达国家的政策态度展现出其对3D打印前景的强烈看好,对以3D打印为核心的制造业革命的大力支持。第三次工业革命以来,制造业转型一贯是老生常谈的话题,发达国家纷纷聚焦3D打印则将3D打印推向风口浪尖。因此,中国作为制造业大国,将3D打印纳入国家发展战略是发展制造业的必然要求。        我国3D打印发展起步较晚,技术积累较少,与国外存在一定的差距,且多数国内3D打印设备制造企业均需从国外巨头处进口关键零部件和打印材料,因此国内厂商应对冲击的能力较弱。        2017年,有关部门就增强制造业核心竞争力、高端智能再制造、增材制造(3D打印)等方面制定发展计划,提出在轨道交通装备等九大重点领域实现关键技术产业化等;制定新一代人工智能发展规划与人工智能产业发展行动计划,推进产业智能化升级,推动人工智能与制造业的深度融合。在国家政策的鼓励和支持下,先进制造业、人工智能等高端领域制造业投资有望实现较快增长,为制造业投资增长提供重要支撑。        2016年我国3D打印行业市场规模达到了100.2亿元,同比2015年的78.8亿元增长了27.2%,2017年我国3D打印行业市场规模约178.8亿元。 2011-2017年中国3D打印市场规模情况        3D个人消费市场吸引了越来越多企业及消费者的关注。业界也相继出现了3D打印日常用品制品。但对于新兴的个人市场,除上述行业的普遍难题外,还面临着成本过高的尴尬。虽然市面上已出现少量千元级的3D打印机,但放眼望过去,市场上的价格仍呈现一片混乱的状态,动辄就是上万元人民币的高价,这不利于个人消费市场的发展。因此,产业链各方需共同努力,提升材料、机器的研究开发,降低制作成本、销售成本,让每个消费者都能接触3D打印,都能享受新兴科技给生活带来的美好变化。 2011-2017年3D打印在个人市场行业应用市场规模        在全球3D模型制造技术的专利实力榜单上,美国3DSystems公司、日本松下公司和德国EOS公司遥遥领先。我国近年才引入3D打印技术,与国外相比差距非常大,主要体现在技术和市场应用方面,研发水平不高,与市场衔接度较低,目前还未产生较大的经济效益。我国的3D打印技术起源于西安交大、华中科大和清华大学等高校,相关的技术转化集中在校办企业。目前,行业正面临国外厂商的冲击。三维数字化及3D打印技术是支撑新一轮产业革命的关键技术之一,关键零部件、原材料、特殊软件算法等是制约我国三维数字化与3D打印产业发展的关键因素。        随着3D打印技术的不断发展,3D打印在各个行业领域逐渐得到运用,甚至像航空航天领域都有使用。但事物的发展不是一帆风顺,3D打印亦如此,现在3D打印的发展受到打印材料的制约。因为未来3D打印的真正发展将在高端领域即工业应用,而目前高端打印材料的发展尚无法满足3D打印技术发展的需要。 来源:慧聪塑料网

2018-11-29
杜邦公司推出碳纤维增强型3D打印长丝

杜邦公司推出碳纤维增强型3D打印长丝

       杜邦运输和高级聚合物公司(DuPont Transportation & Advanced Polymers)是陶氏杜邦(DowDuPont)特种产品部门的全球业务部门,该公司在2018年德国法兰克福国际精密成型及3D打印制造展(Formnext 2018)上正式推出了新型3D打印长丝。        使用杜邦公司Zytel特种尼龙的“超低收缩率技术”进行3D打印,这种新产品满足了行业对更硬质、更坚固材料的需求。杜邦公司表示,这种材料的性能与现有的增强注塑等级材料相当,但不会影响其易印刷性、平滑性和表面质量。        这两款新型产品将于2019年1月上市,包括玻璃纤维增强聚酰胺和碳纤维增强聚酰胺。杜邦公司表示,这两种等级产品都允许用户实现更大的设计自由度,更轻量化,并且能够缩短产品开发周期,从而实现快速原型设计,使零件生产、工具使用和产品定制的过程更加简易方便。        杜邦新业务开发经理恩斯特?波普(Ernst Poppe)表示:“为了跟上这些趋势,我们的行业客户需要这种新型的3D打印材料,这种材料需要提供与我们著名的注塑等级材料类似的配方、机械(性能)和化学性能。新型玻璃和碳素增强的3D纤维材料是朝着这个方向迈出的新一步,可以帮助该行业朝着经济高效、自动化和大规模生产的方向发展。”        两款新型等级产品是:        ● Zytel 3D12G30FL BK309是一种黑色的、具有热稳定性的30%玻璃纤维增强型聚酰胺,模数为4-5GPA,热变形温度为>150 C,在室温下耐大多数溶剂、清洁剂、汽车液体和燃料。        ● Zytel 3D10C20FL BK544是一种黑色的、20%碳纤维增强型聚酰胺,适用于轻质零部件,模量为4-5GPA,热变形温度为>150 C,在室温下耐大多数溶剂、清洁剂、汽车液体和燃料。        这两款产品都在德国法兰克福的Formnext 2018展会上展出。为了展示材料的质量,杜邦公司(DuPont)的合作伙伴德国RepRap生产的X400和X500 3D打印机在现场进行打印演示。 来源:复合材料网

2018-11-16
扩展生态布局 推动行业变革 巴斯夫投资普利生

扩展生态布局 推动行业变革 巴斯夫投资普利生

  巴斯夫的3D打印生态布局又向前迈进了一步。     昨日(11月6日),巴斯夫风险投资公司对外宣布将投资国内业内领先的3D打印流程与3D打印机生产商——上海普利生机电科技有限公司(下文称普利生),除了能得到来自巴斯夫的资金支持外,普利生还将能获得来自巴斯夫对其产品开发及相关研发的加速支持,从而扩大市场影响,并有机会进入全球市场。据悉,本次投资为巴斯夫针对中国企业的投资项目。   扩展生态布局 推动行业变革 巴斯夫投资普利生    巴斯夫全球高级副总裁、负责大中华区业务与市场发展的郑大庆博士表示:“中国市场正经历从‘制造’到‘智造’的转型。对普利生的投资反映了我们继续扩大在中国市场创新投入的承诺。巴斯夫风险投资公司将在其中扮演非常重要的角色,帮助我们找到适合的合作伙伴,并取得成功。”   扩展生态布局 推动行业变革 巴斯夫投资普利生    普利生创始人、董事长侯锋表示:“3D打印技术有一天终将改变世界,但其首先要不断自我改变。普利生致力于成为变革的引领者,通过解决方案和专业技术调整推动技术发展。巴斯夫的投资让我们能够更为专注于提升自身研发能力,这也是我们实现公司目标的根本要素之一。”     2013年,普利生在传统光固化成型技术(SLA)的基础上开发了其独有的SMS光固化3D打印技术,令稳定打印大尺寸组件或单次流程打印大量组件成为可能。与传统光固化技术相比,普利生的专利技术增加了打印精度,同时不会延长打印时间;SMS光固化技术将树脂中的每个像素分成若干部分,提升打印单个像素点的能量输入,并将树脂暴露在LCD光下单独固化,与单个像素只被光照一次相比能量输入显著提高,使得稳定打印大尺寸组件或单次流程打印大量组件成为可能;同时打印过程采用LCD光,更能降低打印成本。   普利生-锐打4003D打印机    SLA是指通过激光对光聚合物溶液进行逐层固化,以塑造所需的组件。基于SLA和LCD的打印工艺受到光点尺寸范围和强度的约束,从而决定了要生产的组件的尺寸、稳定性和可用性。     基于现有专利技术,普利生于今年获得了国家重点研发计划的资助,并作为牵头单位承接了《纳米结构增材制造工艺与装备》项目。 扩展生态布局 推动行业变革 巴斯夫投资普利生 扩展生态布局 推动行业变革 巴斯夫投资普利生     据了解,巴斯夫风险投资(BVC)成立于2001年,目标是通过投资初创企业和风险投资基金,为巴斯夫集团寻找并创造新的发展机会。对于此次投资,BVC董事总经理MarkusSolibieda表示:“这是我们针对中国企业的首个投资项目。普利生的开创性技术能提高大尺寸组件的稳定性,使得诸如医疗用牙套及解剖模型等可以首次通过3D打印制作。这一投资项目也符合巴斯夫在3D打印领域加大新技术投入及扩展产品范围的相关战略。”    在今年7月份,巴斯夫收购了德国著名3D打印公司Advanc 3D Materials GmbH和法国Setup Performance 3D打印材料公司,同月还投资比利时Materialise(玛瑞斯)公司——一家增材制造医疗软件供应商以及先进的3D打印服务提供商。     此次投资普利生使得巴斯夫在3D打印行业的布局得以进一步扩大,加上此次投资,巴斯夫已在材料、设备、软件方面都有了布局,其构建的3D打印生态布局正在逐步形成。 文章来源:慧聪塑料网

2018-11-07

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