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AM方法实现无工具、节能的热固性复合材料生产
活性光控开环复分解聚合
前沿开环易位聚合(FROMP)是一种具有前景的节能方法,用于制备高分子材料。最近的研究进展展示了FROMP在增材制造、复合材料和泡沫等多种应用中的潜力。然而,目前前沿特性主要通过改变树脂成分或环境条件来控制。在本研究中,我们提出了一种利用光化学方法控制二环戊二烯(DCPD)FROMP的策略。通过使用光碱生成剂在紫外光下抑制DCPD的FROMP,同时利用光敏剂和共引发剂在蓝光下加速FROMP,实现了对前沿速度的正交光控。此外,研究还展示了光抑制技术在前沿聚合光刻图案化中的应用。前沿聚合在空间上得到了精确控制,可以重新定向,甚至分裂成多个分支前沿。这项工作为前沿聚合的先进控制奠定了基础,为传统制造、增材制造以及形态生成制造等新兴工艺的创新提供了可能。
特朗普集团将金属3D打印业务出售给风险投资基金
德国通快公司(Trumpf)近日宣布将其金属增材制造(AM)业务出售给风险投资基金Lenbach Equity Opportunities III(LEO III)。这一决定标志着通快在战略上的重大调整,公司将专注于其核心业务,而将增材制造视为非核心业务剥离。通快长期以来一直是工业金属增材制造领域的领军企业,其机器工具和激光技术为3D打印设备的发展提供了强大支持。 此次交易涉及德国和美国的所有员工,他们将转移到位于意大利Schio的新总部。在过渡期内,通快将继续使用“TRUMPF”和“TruPrint”品牌,但未来将逐步引入新的公司名称和独立品牌标识。尽管通快的增材制造业务在行业中具有重要地位,但此次出售可能暗示该业务并未达到预期的盈利水平。 LEO III基金专注于企业剥离业务,此次收购显示出其对增材制造领域的信心。基金表示将继续为现有客户提供服务,并致力于成为该领域的技术领先者。同时,LEO III计划简化内部结构和流程,以更快速、有效地满足全球客户需求,这可能意味着现有员工将面临裁员。 这一交易在金属增材制造领域引起了广泛关注。随着欧洲ReArm计划等军事制造项目的推进,金属增材制造市场有望迎来显著增长。LEO III基金可能希望通过优化通快的增材制造业务,抓住这一市场机遇,将其发展为更具盈利能力的业务。此次出售不仅对通快来说是一次重大战略调整,也可能对金属增材制造行业产生深远影响。
通过工程化骨化中心类器官的分治策略,招募发育细胞以实现快速骨愈合
目前骨修复的主要方法集中于局部递送生长因子,旨在实现血管生成与骨生成的耦合。然而,关键尺寸骨缺损的延迟血管化和再生仍面临挑战。在本研究中,我们构建了一种类似骨化中心的类器官(OCO),其核心由负载间充质干细胞的3D打印生成的骨形态发生和神经营养球体组成,外围则分布着促血管生成的神经营养相。研究结果表明,通过“分而治之”的方式,OCO的集体植入能够快速实现骨桥接,并在骨缺损区域连续形成类似骨化中心的骨小体。单细胞RNA测序分析揭示,OCO植入后,由Krt8+骨骼干细胞(SSCs)主导的发育模拟干细胞群体通过促再生原位类器官融合和成熟被独特招募。特别值得注意的是,OCO植入后Krt8+ SSCs的特定扩增与Has1+迁移性成纤维细胞(MFs)的同步减少相伴而生。此外,通过机器学习的跨物种比较发现,骨再生过程中Krt8+ SSCs与Has1+ MFs的相对组成与发育骨组织的公开数据高度相似。我们的研究提出了一种类似“分而治之”的方法,利用工程化的骨化中心类器官实现大尺寸骨缺损的快速再生。
特温特大学获得1360万欧元资助,用于循环3D打印和透明人工智能研究
荷兰特文特大学近日从2024年荷兰研究议程(NWA)的ORC项目中获得了1360万欧元的资助,用于领导两项研究项目,分别聚焦可持续增材制造和人工智能领域。该校将主导探索3D打印在循环经济中的应用以及开发更透明的人工智能系统。 其中,由工程技术学院的Ian Gibson教授领导的Add-reAM项目,旨在通过增材制造技术修复和再制造工业部件。研究重点是通过现场翻新工艺延长部件的生命周期。该项目将联合研究人员、行业合作伙伴和市政当局,共同开发可扩展的工作流程,以减少浪费和排放。 另一个重点项目DECIDE由行为、管理和社会科学学院的Mieke Boon教授负责,致力于创建能够向用户解释其决策过程的人工智能系统。该项目将融合计算机科学、哲学、伦理学、心理学、法学、公共管理和商业等多个学科的专业知识,并计划直接引入公民参与。 此外,特文特大学还将作为合作伙伴参与其他四个项目。其中包括与艺术家合作的气候正义倡议项目JUST ART,以及专注于纳米医学开发平台的NanoMedNL。另外两个项目分别是通过社交支持网络提升青少年心理健康的STRONGER2GETHER,以及探索个性化生物年龄反馈以促进健康生活方式的BIO-COMPaSS。 此次资助来自荷兰研究议程的ORC项目,旨在通过科学家、公民、政策制定者和企业的合作,共同开发应对社会挑战的解决方案。
专家精选解读 独家
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专家供稿人:高端装备机械传动全国重点实验室 伊浩;郎甜甜
新型平顶激光辅助钛合金冷金属转移增材制造:电弧特性、显微组织和拉伸性能
西安交通大学的Zhang Shuaifeng研究了平顶激光对冷金属转移增材制造(CMT-AM)电弧稳定性和晶粒生长的影响,旨在控制Ti6321钛合金多层沉积过程中柱状晶粒和缺陷的生长。该研究不仅分析了平顶激光器对电弧形貌和沉积形状的影响,深入揭示了平顶激光对多层沉积缺陷的抑制机理,还进一步探索了熔池中的温度场和马兰戈尼流的动态变化,以探究平顶激光对柱状β晶粒形貌的影响机制。该研究成果于2024年6月发表在《Journal of Materials Processing Technology》期刊。图1 平顶激光辅助冷金属转移增材制造(F-LCAM)对熔池流动和微观组织的影响F-LCAM系统主要由功率为1000W的二极管激光器、伏能士CMT高级焊机和KR 30HA机器人组成,如图1(a)。其中,电弧焊枪与水平面的夹角为30°,激光束与水平面的夹角为45°。激光器产生强度均匀的平顶光束,其焦点直径为2mm,并直接作用于熔池表面,如图1(b)。结果表明,平顶激光改善了熔池的热离子发射,确保熔池上有足够的电子发射以稳定漂移的电弧阴极光斑,明显抑制了电弧电压的波动,如图1(c)。同时,平顶激光可以提高熔池的表面温度,加速熔融金属的侧向流动,从而扩大熔池宽度并降低沉积层高度。通过多焊道多层沉积的无损X射线检测,由焊道形貌不佳引起的气孔等缺陷被有效抑制,如图1(d)。由于平顶激光增强了熔池中的流体流动,更多的枝晶被振荡破碎,并保留为有效的成核颗粒,进一步细化了柱状β晶粒。与CMT-AM工艺相比,F-LCAM样品β晶粒的纵横比大约从6降低到1,表现出更高的伸长率和更低的各向异性,如图1(e)和(f)。而且,多道多层F-LCAM样品的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率均符合锻造Ti6321钛合金的标准,具有优异的拉伸性能,适合工程应用。本文提出了一种新型的钛合金F-LCAM方法,以限制大规模增材制造钛结构中的内部缺陷和力学性能各向异性,促进增材制造技术在大型钛结构中的工程应用。
关键词: 电弧 平顶激光 钛合金 缺陷 熔池 多能场复合增材制造
专家供稿人:机械工业信息研究院相关专家供稿
一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统
电子束熔丝增材制造技术具有真空保护、生产效率高、材料利用率高、制造周期短的优势。但电子束熔丝增材制造晶粒组织较为粗大且不均匀,难以通过后续热处理改善。该发明提供一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统,包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件。第一冷却件为冷却工作台,通过卡槽与凸台卡接,增大了与基板的接触面积,并且其内部设有第一液冷腔,提高了基板的散热效果;第二冷却件包括冷却罩,与电子枪连接。冷却罩设于电子束熔化丝材的区域,实现了对电子束熔化丝材区域的冷却;第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头,所述机械臂跟随着所述电子枪的运动,对成形后的红热区域进行接触冷却;第四冷却件通过向液冷腔室内注入液冷介质以对真空室进行降温。该冷却系统有效地提高了电子束熔丝沉积成形过程中的散热能力,降低了温度,提高了沉积效率,并且有可能改善成形零件的显微组织和力学性能。图1 电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的整体结构示意图
关键词: 增材制造 电子束 熔丝 冷却系统 定向能量沉积DED
专家供稿人:清华大学 常宝华;薛帅
电子束定向能量沉积中熔滴振荡的产生与抑制
清华大学的梁志跃等人探究了电子束定向能量沉积(EB-DED)过程中熔滴长大及振荡的典型行为及影响,阐释了熔滴振荡的产生机理,发展了振荡抑制技术并指明了有效抑制振荡的基本方向,实现了柱状结构的制备,为发展利用EB-DED技术制备点阵结构零件提供了物理和技术基础。该成果于2024年3月发表于《Engineering》。研究人员利用成形过程中的光学信息和吸收电子信息对EB-DED的熔滴形成、振荡及滴落过程进行了详细监测,并利用计算流体力学(CFD)方法模拟了该过程。研究认为电子束作用于熔滴局部表面产生的金属蒸汽反冲压力是振荡的主要驱动力,其物理本质为熔滴局部表面温度的快速上升和不均匀分布,真空、高能量密度及旁路送丝是熔滴振荡的产生条件。研究人员进一步开发了电子束动态环绕熔化技术(electron beam dynamic surrounding melting, EB-DSM),通过电子束围绕熔滴的轴对称偏转,降低了熔滴的温度和温度梯度,调节了熔滴位置至接近电子束回转轴线,将熔滴振荡振幅降低了一个数量级,几乎完全抑制了振荡的产生,保障在熔滴滴落后以自由落体的形式准确地过渡到熔池中。图1 EB-DSM技术抑制熔滴振荡的机理
关键词: 增材制造 电子束定向能量沉积 原位监测 熔滴振荡 定向能量沉积DED
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