纤维增强树脂基复合材料的熔融沉积3D打印研究进展

介绍纤维增强的高分子复合材料的熔融沉积(Fused deposition modeling,FDM)3D打印原理,分别从打印工艺和应用进展等方面综合介绍国外进行的相关研究及取得的成就,并提出了纤维增强的高分子复合材料3D打印的不足及相应的发展方向。     

3D打印粗骨料混凝土力学性能

研发了一种可以连续、稳定的打印最大粒径10 mm的粗骨料混凝土3D打印系统。对比测试了3D打印粗骨料混凝土与浇筑混凝土的力学性能,发现3D打印粗骨料混凝土抗压强度呈现细微的各向异性特征(差异在5%以内),而抗折强度呈现显著的各向异性特征(差异在20%～25%之间);与浇筑混凝土相比其抗压强度降低10%～15%,垂直于打印方向的抗折强度(F_y与F_z)降低10%～15%,平行于打印方向的抗折强度(F_x)降低30%～35%。通过微观结构分析发现,3D打印粗骨料混凝土的总孔隙率与浇筑混凝土总孔隙率相近,但3D打印粗骨料混凝土存在明显的层间薄弱区,其灰度值比平均灰度值低25%,说明在层间薄弱区的孔隙分布更加密集,3D打印混凝土中体积在10 mm³以上的大孔隙率较浇筑混凝土高出10.6%。特有的层间结构和较高的大孔隙率导致3D打印混凝土力学性能的各向异性特征和强度的降低。对比发现,3D打印粗骨料混凝土的水泥用量比以往研究中3D打印砂浆的水泥用量减少17.8%～49.6%。     

连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头设计

为了解决3D打印喷头在成形过程中需要频繁抬起和跳转的问题,研制一种具有复合丝材可控导入、高效熔融挤出及实时剪切功能的新型3D打印喷头。首先,基于结构原理和功能分析方法,对喷头进行分模块化设计;然后,对喷头剪切装置控制系统及其控制流程进行设计和分析;最后,采用所研制的3D打印喷头实物进行连续碳纤维增强复合材料预浸丝的熔融挤出及剪切试验。结果表明,采用所设计的喷头结构以及程序控制方法,可以实现剪丝刀片在喷嘴末端对于复合材料的有效剪切,剪切断口平整,验证了所研制的新型复合材料3D打印喷头的可靠性和实用性。所提方法可有效避免喷头在抬起和跳转运动过程中引发的问题,为连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头的结构设计及其运动控制提供了参考。     

光固化3D打印羟基磷灰石工艺参数优化

采用光固化3D打印技术,以羟基磷灰石、光敏树脂和分散剂为原料,成型后通过脱脂烧结得到支架样品,研究了球磨时间、粉体粒径尺寸、配比及不同种类分散剂对浆料黏度的影响．通过优化工艺参数及热重分析,扫描电子显微镜和黏度测试等技术方法对制备的支架试样进行了分析．结果表明:浆料的最佳球磨时间为120 min;采用油酸作为分散剂,羟基磷灰石采用15 wt%的纳米羟基磷灰石+85 wt%的微米羟基磷灰石的粉体配比可获得最佳的流动性,以此光固化3D打印后烧结制备的HAP支架材料具有较好性能．     

3D打印的关键词——无所不能的3D打印

“3D打印在医疗中的应用在国外早就普及了,中国的发展也日臻成熟。现在学术界,很多技术司空见惯根本没人好意思再提。”     

3D打印的关键词——无所不能的3D打印

“3D打印在医疗中的应用在国外早就普及了,中国的发展也日臻成熟。现在学术界,很多技术司空见惯根本没人好意思再提。”     

3D打印碳纤维复合材料的轨道车辆端部结构仿真研究

为进一步实现轨道车辆轻量化,本文首先对3D打印连续碳纤维复合材料进行了研究.然后,基于ABAQUS对用3D打印碳纤维复合材料制造的轨道车辆端部结构进行了仿真,分析了该构件的碰撞吸能性能和其失效模式,比较了不同铺层的复合材料车辆端部结构的不同碰撞吸能行为.研究表明,连续纤维有角度地错开了结构铺层,不仅可以提高材料的吸能量...     

3D打印，打造万物

3D打印跟普通打印的原理一样，分层加工，然后叠加而成；不同的是，3D打印通过逐层增加材料构成立体实物。     

3D打印人工椎体置换治疗颈椎疾病及精准护理研究

目的探讨和总结3D打印人工椎体置换治疗颈椎疾病的临床疗效及围手术期护理,为3D打印技术提供临床护理经验.方法收集应用计算机模拟设计、3D打印人工椎体治疗多节段颈椎后纵韧带骨化、颈椎结核多椎体破坏、颈椎严重后凸畸形患者共10例,对所有患者进行术前、术中、术后的专业精准化护理.结果 10例患者均手术顺利,效果良好,无严重并发症发生,术后麻醉清醒后四肢肌力明显恢复,随着术后时间的延续,Frankel功能分级均有提高,效果良好.结论 3D打印技术应用于颈椎多椎体病变疾病中,个体化人工椎体与系统化护理可提高手术成功率,减少并发症发生,缩短康复时间.     

如何利用3D打印快速成型技术提高产品设计成效

从目前技术发展现状来看,3D打印技术已经成为工业设计中的重要技术手段,对工业设计的发展起到了积极的促进作用。基于这一现状,我们应对3D打印快速成型技术有足够的了解和认识,应从产品设计方面重点采用3D打印快速成型技术,保证产品设计成效得到进一步提高,充分满足产品设计要求,使产品设计的整体效果得到进一步提升。所以,我们应对3D打印快速成型技术有正确的了解和认识。     

2020年3D打印热点回眸

3D打印是基于材料累加原理,将计算机中的三维模型通过分层添加材料打印出实物的一种增材制造技术.2020年,3D打印研究在打印机理、技术改进及应用拓展等方面取得了重要进展.从打印方法改进、新型墨水研发、新型结构制备和应用,以及金属3D打印机理研究等方面回顾了3D打印的年度研究热点和代表性成果.     

3D打印混凝土研究现状及前景展望

随着第四次工业革命朝人工智能方向迈进,建筑业迎来智能建造时代.3D打印混凝土技术所具有的高效、智能和精确等技术优势及其所带来的人力需求少、资源消耗少和环境负载低等经济和社会效益将使其成为建筑业智能建造发展的关键环节.但3D打印混凝土技术与传统混凝土技术有很大区别,无论是打印材料还是打印装备等都需进行技术变革.本文介绍了3D打印混凝土以层间弱界面和力学各向异性为代表的主要特征;分析了打印间隔、打印速率、挤出形状和打印路径等参数对打印效率和打印结构力学性能的影响;探讨了原材料选择及配合比设计对可打印性能及力学性能的作用;总结了3D打印混凝土力学性能测试方法及发展3D打印混凝土在材料制备和装备研发等方面所面临的主要问题,最后展望了3D打印超高性能混凝土在建筑业智能建造方面的未来前景.     

生物材料的3D打印研究进展

在生物医药领域,通过对生物材料或活细胞进行3D打印,可构建复杂生物三维结构如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等,因而基于生物3D打印在个性化定制及复杂结构调控制造上的独特优势,综述了生物3D打印技术的基本工艺、应用领域与研究进展.重点针对3D打印生物材料这一研究热点,全面讨论了喷墨打印和注射挤出打印两种路径,分析总结了3D打印相关生物材料并应用于体外模型、医疗器械和植入体的制造以及可降解组织支架、细胞三维结构体的构建,最后对该技术未来发展趋势和研究重点提出展望.     

光固化树脂的合成与3D打印成型综合实验

将3D打印技术与高分子化学与物理教学内容相结合,包含了化学合成、材料成型和性能表征等多个知识点。首先合成一种新型环氧丙烯酸酯单体并复配出光固化树脂,后用3D打印机将树脂固化成型为样条,并进行性能测试。利用红外光谱、质谱和凝胶渗透色谱分析新型单体的化学结构与光固化过程中的实时双键转化率;利用动态热机械分析仪、电子万能试验机对样条的机械性能进行表征。该实验项目涵盖化学合成、3D打印技术和现代仪器分析技术,具有综合性和创新性。运用到本科高年级开设的“高分子科学实验”课程中,可以激发学生兴趣,培养学生的实验技能和创新能力。     

3D打印产业面临的挑战

3D打印作为具有工业革命意义的制造技术,得到了社会各个层面的广泛关注,并迅速市场化和产业化。然而,当前3D打印的产业环境尚未成熟。本文讨论了3D打印技术的内在优势,并对当前3D打印产业发展过程中面临的挑战进行归纳和梳理,旨在打破瓶颈,促进该行业取得健康长远的发展。     

3D打印金属材料研究进展

3D打印技术是快速原型制造技术的一种,也被称为增材制造技术,被誉为"第三次工业革命"的核心技术,其中金属3D打印被认为是将来制造业的主导方向.金属粉末材料是金属打印的物质基础,同时也是3D打印技术发展的突破点.综述了3D打印金属粉体材料的研究现状,重点介绍了钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金和镁合金等5种金属粉体材料在3D打印技术中的应用,并对金属粉体材料的运用进行总结和展望.     

生物3D打印与器官再造

为了进一步阐述生物3D打印技术在器官再造方面的应用价值,本文介绍生物3D打印技术在器官再造方面的现状与进展,提出未来生物3D打印技术将从生物墨水、打印技术等方面寻求更多突破,以最终实现体外器官再造的临床应用.     

3D打印技术对建筑行业发展的影响

3D打印技术是近年来新兴的一种技术,自问世以来便受到广泛的关注.将3D打印技术运用于建筑行业,既是机遇又是挑战.该文介绍了3D打印技术及其发展现状,综合分析了其优点与不足,以实例阐述了3D打印技术应用于建筑行业的可行性及其相较于传统建筑方式的优势,并进而展望了3D打印技术在建筑行业发展趋势.若能解决该技术现存的一些问题,并与建筑行业特性联系,充分地与建筑行业相融合,必将给建筑行业带来巨大的变革,促进建筑行业的发展.     

陶瓷3D打印挤出光固化辅助成型工艺研究

基于墨水直写式打印(direct ink writing,DIW)的3D打印技术使3D打印材料摆脱了材料属性的限制,为多种材料提供了实现增材制造的可能.为了保证打印成品件具有陶瓷材料优良的力学特性,对陶瓷材料的3D打印挤出成型过程中的各项工艺参数进行了研究.通过流体理论计算并使用Fluent对影响陶瓷材料小口径挤出过程的挤出速度、挤出口径等工艺参数进行了数值模拟,得到相关挤出工艺参数与挤出量之间的关系.基于数值模拟结果设计了包括电机挤出速度、挤出头口径、打印移动速度、打印层高度和激光固化功率为因素的试验,分析了各项工艺参数对挤出成型过程的不同影响.