喷嘴高度,[17-20]以及打印速度和压力,目的是减少缺陷。[21,22]虽然这些原位误差校正是迈向自主打印的重要一步,但它们并不直接与打印过程的流体动力学交流,也不是指导墨水公式。计算流体动力学(CFD)模型为爱迪生式方法提供了打印机和墨水优化方法的替代方案,但需要了解墨水流变性,并且主要集中在简单的牛顿流体上。[23 - 27]通过con-Con-Con-Concoalastic Inks仍然取决于使用剪切粘度分析和振荡方法直接测量其复杂的流变特性,这些方法容易出现用户错误和自动化的挑战。[28,29]即使获得了准确的测量,试验和误差过程也被用于优化给定墨水的打印参数,以解决诸如瞬态屈服,通过喷嘴流过的瞬态屈服,并在返回到quiescent状态后的分辨率。此外,必须重复每个墨水组成的测量方法,以限制多材料或分级材料结构的生产。[30 - 32]即使是所使用的成分的微小变化,例如聚合物浓度,分子量或填充含量,也可能对墨水流变学有明显的影响。此外,墨水的最终行为可以取决于印刷的条件以及自配方以来的时间。DIW期间的墨水流变性的原位表征将有助于改善对基础流体物理的理解,并在打印过程中实现校正。DIW期间的墨水流变性的原位表征将有助于改善对基础流体物理的理解,并在打印过程中实现校正。机器学习(ML)提供了强大的高通量统计工具,可以避免直接建模和测量。ML需要大量的数据集来进行模型培训;但是,DIW的HMLV性质使得由于墨水属性和印刷零件需求的高可变性,获得大型训练集的尤其具有挑战性。我们通过采用简单的测试打印模式,即墨水和机器不可知论来抵消数据需求。这些测试模式的图像然后可以用于训练ML模型,但是由于大量DIW设计空间的相对稀疏采样,该模型的鲁棒性和准确性仍然存在不明显。可解释的人工智能(XAI)工具提供了一种评估ML模型和数据集的手段。此外,我们将基于图像的ML模型视为回归量
a 墨卡托全球公共资源与气候变化研究所 (MCC),EUREF Campus 19, Torgauer Strae 12-15, 10829 Berlin, Germany b 德国经济研究所 (DIW Berlin),Mohrenstrasse 58, 10117 Berlin, Germany c 能源转型中心,气候与能源学院,墨尔本大学
基于导电聚合物凝结凝胶的电子设备已成为电生理学概念和诊断广泛疾病的最有希望的植入生物电子药物之一,鉴于其独特的电导率和生物相容性。但是,大多数导电聚合物水凝胶的生物电子通常是通过常规技术来制造的,这些技术受到其内在的导电聚合物的可加工性的质疑,以及埃斯期脆弱的生物对手,从而阻碍了其快速的创新和在先进的植入式生物电子中的快速创新和应用。Here, we reported 3D printable hydrogels based on poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS), featuring superior 3D printabil- ity for direct ink writing (DIW), tissue-like mechanical compliance (Young's modulus of 650 kPa), instant and tough bioadhesion (interfacial toughness over 200 J m − 2
聚醚醚酮 (PEEK) 可直接打印成高性能部件。[1–5] 然而,仍有大量材料难以适应 3D 打印。例如,热固化的热固性材料(如环氧树脂和有机硅)因其机械性能、耐化学性和热稳定性的结合而广泛应用于许多应用中。[6] 然而,这些聚合物通常是双部分系统,必须混合,然后需要几分钟到几小时才能交联并完全固化。这些热固性材料会长时间保持液态,因此很难进行高保真度的 3D 打印,因为它们会流动并且不会保持其预期的几何形状。基于挤出的直接油墨书写 (DIW) 已经成功打印了环氧树脂和有机硅等热固性材料,但通常需要修改油墨成分和流变性以使其具有触变性,或使已经具有触变性,以允许在空气中打印。 [7,8] 此外,DIW 面临着与相关熔融沉积成型 (FDM) 类型方法相同的几何约束,例如悬垂结构和独立结构如果不使用支撑材料则难以打印。这些对可用于 3D 打印的材料和几何形状的限制严重限制了使用慢固化液体预聚物和软材料制造部件的复杂性。自由形式可逆嵌入 (FRE) 3D 打印是一种最近开发的技术,用于打印软质和液体材料并克服了这些挑战。[9] FRE 和相关的嵌入式 3D 打印技术首次由 Feinberg 和 Angelini 团队于 2015 年在不同的论文中描述,涉及将预聚物挤压到具有屈服应力的微凝胶基支撑浴中。 [10,11] 与将细丝挤出到平台上的典型 FDM 方法不同,在 FRE 中,所选材料(通常称为墨水)直接挤出到支撑槽中并固定到位,直到固化。支撑槽还大大减少了重力的影响,并且通常不需要任何额外的打印支撑结构。尽管有这些优势,但 FRE 工艺仍然存在独特的挑战
∗ 我们感谢 Bledi Taska 和 Burning Glass Technologies 提供数据;感谢波士顿大学技术与政策研究计划的 Erich Denk 对 Burning Glass Technologies 文件进行的大量数据工作;感谢 Aureo de Paula 和澳大利亚 OVERS 研讨会、悉尼大学微观计量经济学和公共政策工作组研讨会、技术与政策研究计划研讨会和 2021 年 NBER 人工智能研讨会的参与者对更多初步工作提出的有益意见。Hunt 还与悉尼大学、IZA(波恩)、CEPR(伦敦)和 DIW(柏林)有联系。† jbessen@bu.edu。技术与政策研究计划,波士顿大学法学院,765 Commonwealth Avenue,波士顿,MA 02215。‡ cockburn@bu.edu。波士顿大学奎斯特罗姆商学院战略与创新系,595 Commonwealth Avenue,波士顿,MA 02215 § jennifer.hunt@rutgers.edu。罗格斯大学经济学系,75 Hamilton Street,新不伦瑞克,新泽西州 08901。
添加剂制造(AM)技术(也称为3D打印)在过去十年中已经显着开发,以允许与传统制造技术相当的印刷分辨率进行材料处理的新功能。顺序层沉积可以导致创建具有最小化材料废物,高生产吞吐量以及提高原型制作能力的复杂零件,同时还可以满足对中和低量生产的需求。AM是一个不断增长的研究领域,因为纳米材料添加剂可以增强最终用途应用机械,电和其他特性。但是,使用纳米材料夹杂物也可以增强AM过程本身。在这里,我们讨论了纳米材料作为融合沉积建模(FDM)的局部加热器,作为直接墨水写入(DIW)的粘膜效果以及用于选择性激光烧结(SLS)和VAT聚合(VP)的光热灵敏度的工作。我们还注意到了研究的AM功能与当前行业制造之间的断开连接;纳米材料可以弥合技术差距,并导致工业制造空间中的新常见实践。
缩略词列表 2D 二维 3D 三维 BAAM 大面积增材制造 BJAT 粘合剂喷射增材技术 CAD 计算机辅助设计 DIW 直接墨水书写 EDM 电火花加工 FEA 有限元分析 FFF 熔融长丝制造 HEC 羟乙基纤维素 HREE 重稀土元素 IACS 国际退火铜标准 IEA 国际能源署 kW 千瓦 LPBF 激光粉末床熔合 MADE3D 通过 3D 打印制造和增材设计电机 MADE3D-AML TM MADE3D-高级机器学习 TMs MDF 制造示范设施 MW 兆瓦 NASA Glenn 美国国家航空航天局格伦研究中心 NGO 非晶粒取向 NOES 非晶粒取向电工钢 NREL 国家可再生能源实验室 OEM 原始设备制造商 ORNL 橡树岭国家实验室 REE 稀土元素 SEM 扫描电子显微镜 SLM 选择性激光熔化 TRL 技术就绪水平
a 电力电子与电气驱动研究所 (ISEA),亚琛工业大学,J ¨ agerstra ß e 17-19,52066 亚琛,德国 b 发电与储能系统研究所 (PGS),E.ON ERC,亚琛工业大学,Mathieustra ß e 10,52074 亚琛,德国 c 于利希亚琛研究联盟,JARA-Energy,德国 d 德国航空航天中心 (DLR),网络能源系统研究所,Curiestra ß e 4,70563,斯图加特,德国 e 斯图加特能源综合系统分析研究计划 (STRise),Keplerstra ß e 7,70174,斯图加特,德国 f 德国经济研究所 (DIW Berlin),Mohrenstra ß e 58,10117,柏林,德国 g 能源经济研究中心 (FfE),Am Blütenanger 71, 80995, München, 德国 h Reiner Lemoine Institute, Rudower Chaussee 12, 12389, Berlin, 德国 i 斯图加特大学能源经济与合理能源利用研究所 (IER), He ß brühlstra ß e 49a, 70565, 斯图加特, 德国
工作组成员 Mario Ragwitz 教授(联合主席) 弗劳恩霍夫能源基础设施和地热系统研究所 IEG Anke Weidlich 教授(联合主席) 弗莱堡大学可持续系统工程研究所 (INATECH) Dirk Biermann 博士 50Hertz Transmission GmbH Tom Brown 教授 柏林工业大学 Elisabeth Dütschke 博士 弗劳恩霍夫系统与创新研究所 ISI Manfred Fischedick 教授 伍珀塔尔研究所 Sabine Fuss 教授 墨卡托全球公域与气候变化研究所 (MCC) Oliver Geden 博士 德国国际与安全事务研究所 (SWP) Patrick Jochem 博士 德国航空航天中心 (DLR) Christoph Kost 博士 弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 (ISE) Gunnar Luderer 教授 波茨坦气候影响研究所 (PIK) Karsten Neuhoff 教授 德国经济研究所 (DIW) Kurt Wagemann DECHEMA 教授 Dr. Frauke Wiese 弗伦斯堡应用科技大学 Jenny Winkler 博士 弗劳恩霍夫系统与创新研究所 ISI
∗我们非常感谢Andreas Beyer,Giorgia Barboni,Ricardo Correa,Ricardo Correa,Hans Degryse,Klaus Duellmann,Bill English,Ivan Ivanov,Tristaniov,Tristan Jourde,Moqi Groen-groen-Xu,Reint Gropp,Reint Gropp,Reint Gropp,Reint Gropp,Nadja grop,NadjaGunster,thomas thomas thoms @uns&saver kings @ saver kings @ kids @ kids @ kids kings kids x. Koetter, Philipp Klein, Kai Li, Jose Lopez, Michala Marcussen, Christoph Meinerding, Ralf Meisenzahl, Louis Nguyen, Steven Ongena, Pia Pinger, Andreas Pfingsten, Martin Oehmke, Larissa Schaefer, Merih Sevilir, Christoph Schneider, Alexander Schulz, Zacharias Sautner, Ulrich瓦格纳(Wagner),夏(Shuo Xia)以及英格兰银行,CRC撤退,德意志联邦银行(Deutsche Bundesbank),欧洲央行银行监督研究会议,ECB-IMF宏观审慎政策与研究会议,欧洲央行 - IMF皇家银行的EFI网络会议,MACRONERISER of MACRO的FIN,EFI网络会议的EFI网络会议,欧洲央行 - IMF批评政策和研究会议的首届欧洲央行研究会议,欧洲央行 - IMF宏观审慎政策和研究会议,欧洲央行及以储备金的福特(Macro)的福特(MACRO)的fin,柏林DIW的经济历史,金融研讨会上的沃里克妇女,圣安德鲁斯大学,冲浪跨机构研讨会,穆斯特大学,诺丁汉大学和图宾根大学。通过德国研究基金会合作研究中心TR 224(项目A02)获得的财务支持非常感谢。†科隆大学‡哈勒经济研究所(IWH)和弗里德里希·席勒大学(Friedrich Schiller University