熔融沉积成型 (FDM),也称为熔融长丝制造 (FFF),是增材制造领域最成熟的技术之一,由于使用和维护成本低 [1],在低熔点聚合物中广受欢迎。进料材料以长丝形式通过加热喷嘴进料,并逐层沉积在表面上。商用热塑性塑料如丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)、聚碳酸酯 (PC)、尼龙、聚乳酸 (PLA) 及其组合经常用于生产 FDM 部件 [2]。虽然可以实现高度复杂的几何形状,但这会引发相对于块体材料的三种主要强度降低机制 [3]:(i) 由于空隙导致横截面积减小。仅此一项就已证明对抗拉强度有巨大影响 [4]。(ii) 空隙引起的应力集中。基于这一观察,Xu 和 Leguillon [5] 提出了双缺口空隙模型来解释 3D 打印聚合物的各向异性拉伸强度。(iii)聚合物链的不完全相互扩散。与几何方面无关,这会降低材料本身在细丝边界处的强度 [1] 。这三种现象由大量工艺参数控制,这些参数的强大影响和复杂相互作用超出了我们目前的知识范围,是一个活跃的研究领域。Cuan-Urquizo 等人 [6] 确定了两大类参数,即制造参数(例如喷嘴温度和打印速度)以及结构参数,
[ 注意:此演示文稿包含一组可选的幻灯片,用于回顾 iCOVER,这是一个六步流程,士兵可以使用它来帮助恢复由于对关键事件的急性应激反应 (ASR) 而失去战斗力的伙伴。如果您和部署单位的指挥系统认为由于部署的性质(即战斗)而适合回顾 iCOVER 内容,则必须“取消隐藏”幻灯片 96-103。请注意,此添加将在 2 小时的基础上增加大约 20 分钟(例如,模块将为 2 小时 20 分钟)。另请注意,iCOVER 幻灯片包含视频,因此请务必在开始演示之前检查您的 A/V 功能。]
尽管缺口和裂纹在工程应用中无处不在,但它们仍然对准确的故障预测构成挑战。对于许多实际应用,希望有一种简单而可靠的方法,使用简单的线弹性有限元模拟和粗网格来局部预测任意形状的缺口和裂纹部件的故障。实现这一目标的众多方法中的两种是临界距离理论 (TCD) [ 2 ] 和平均应变能密度 (ASED) [ 1 ] 标准。虽然后者已广泛应用于传统材料,但它在增材制造领域的局限性仍未得到充分探索 [ 3 ]。增材制造具有许多潜在的优势和用例,例如快速成型、复杂拓扑优化和大规模减重,涉及从医学到航空工程等许多学科,显然需要深入了解增材制造,以弥合其能力与当前工业应用之间的巨大差距。增材制造的概念
聚合物驱动材料的各向异性一维收缩运动引起了从软机器人到仿生肌肉等领域日益增长的兴趣。尽管光驱动液晶聚合物(LCP)是实现远程和空间触发收缩(<20%)的有希望的候选者,但开发具有超大收缩率的 LCP 系统仍然存在许多挑战。这里提出了一种结合形状记忆效应和光化学相变的新策略,在一种新设计的线性液晶共聚物中实现了高达 81% 的光驱动收缩,其中偶氮苯和苯甲酸苯酯的共晶液晶原自组织成近晶 B 相。重要的是,这种高度有序的结构作为开关段牢牢锁住了应力诱导的应变能,该能通过可逆的反式 - 顺式光异构化迅速释放,从而破坏层状液晶相,从而导致这种超大收缩。纤维作为光驱动的构建块,可以实现精确的折纸,模仿“破损”蜘蛛网的恢复,并筛选不同尺寸的物体,为光驱动 LCPs 从仿生机器人到人类助手的高级应用奠定了新的基础。