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具有渐进力学性能的 3D 打印各向异性纳米纤维复合材料
所需的承载能力。 [1,4] 受这种各向异性结构的启发，定向增强材料被引入承重材料中，以在所需的方向上实现最大可能的机械性能。 [5] 仿生结构通常用于工程领域，以制造各向异性材料，这些材料可定向增强强度、膨胀或热性能，并执行特定功能，如可调形状恢复、极化图案或流体阻力。 [4] 这些各向异性材料引起了人们对组织工程 (TE) 的长期研究兴趣，以模拟生物组织的机械强度。包括心肌、动脉、静脉在内的软生物组织的强度和弹性[6,7] 在断裂拉伸强度为 1-10 MPa，弹性模量为 1-30 MPa 范围内。 [8,9] 迄今为止，人们已经研究和开发了各种材料和方法，目的是复制或至少模仿生物组织的结构、机械和功能特征。这样做的动机是为了增加我们的基本理解，[10,11] 影响 TE 中的细胞生长，[12] 或将材料用作医学模型。[13]
低成本亚太赫兹子系统的 3D 打印即插即用原型
摘要 使用 3D 打印的聚合物增材制造技术用于高频率毫米波（约100 至 300 GHz）应用正在兴起。在我们之前的工作（金属管矩形波导和自由空间准光学元件）的基础上，本文通过演示紧凑的多通道前端子系统，将两种介质在 G 波段（140 至 220 GHz）结合在一起。在这里，概念验证演示器集成了八种不同类型的 3D 打印组件（总共 30 个独立组件）。此外，两个测试平台和子系统的外壳都是 3D 打印的单件，以支持即插即用开发；提供轻松的组件组装和对齐。我们利用准光学测试平台引入了定制的自由空间 TRM 校准和测量方案。均等功率分配在我们的多通道应用中起着至关重要的作用。在这里，我们介绍了一种用于上毫米波应用的宽带 3-D 打印准光学分束器。我们对各个组件和完整集成子系统的定量和/或定性性能评估证明了在如此高的频率下使用消费级桌面 3-D 打印技术的潜力。这项工作为低成本、快速原型设计和完整毫米波前端子系统的小批量生产开辟了新的机会。
用于快速鉴定 3D 打印金属部件的数字孪生
产品现在已达到 73 亿 [12]，仅占制造业经济的 0.06%。3D 打印能否不负众望？它的应用是否会永远局限于一个利基市场，而产品成本和开发与认证时间并不是关键因素？在这里，基于现有数据，我们研究了打印声音部件的主要基本冶金问题，以及阻碍 3D 打印市场渗透的问题。此外，我们讨论了打印硬件的虚拟复制品，即由机械模型、机器学习、数据分析和传感与控制组成的数字孪生，如何能够潜在地克服金属打印的许多现有问题，提高零件质量，并缩短产品认证所需的时间。
航天用印刷电路板高密度互连技术评估
摘要 高密度互连 (HDI) 印刷电路板 (PCB) 和相关组件对于使太空项目受益于现代集成电路（如现场可编程门阵列 (FPGA)、数字信号处理器 (DSP) 和应用处理器）日益增加的复杂性和功能性至关重要。对功能的不断增长的需求转化为更高的信号速度和越来越多的 I/O。为了限制整体封装尺寸，组件的接触焊盘间距会减小。大量 I/O 与减小的间距相结合对 PCB 提出了额外的要求，需要使用激光钻孔微孔、高纵横比核心通孔和小轨道宽度和间距。虽然相关的先进制造工艺已广泛应用于商业、汽车、医疗和军事应用；但将这些能力的进步与太空的可靠性要求相协调仍然是一个挑战。考虑了两类 HDI 技术：两级交错微孔（基本 HDI）和（最多）三级堆叠微孔（复杂 HDI）。本文介绍了按照 ECSS-Q-ST-70-60C 对基本 HDI 技术的鉴定。在 1.0 mm 间距时，该技术成功通过了所有测试。在 0.8 mm 间距时，在互连应力测试 (IST) 和导电阳极丝 (CAF) 测试中会遇到故障。这些故障为更新 HDI PCB 的设计规则提供了基础。简介通常认为 HDI PCB 有两个主要驱动因素：(1) 关键元件的小间距和高 I/O 数量；(2) 这些元件的性能不断提高，导致电路板上的信号线速度加快。微孔的使用可以缩短信号路径的长度，从而提高信号完整性和电源完整性。由于扇出内的密集布线，关键网络可能会受到串扰。在 1.0 mm 间距元件的引脚之间布线差分对需要精细的线宽和间距。0.8 mm 间距元件的埋孔之间不再可能进行差分对布线。需要在扇出区域内分割线对，分割长度决定了分割对对信号完整性的影响。单端网络宽度的变化以及差分对间距和/或走线宽度的变化将导致阻抗不连续。因此，选择合适的层结构和过孔类型将同时改善布线能力和信号完整性。在定义 HDI PCB 技术参数时，一个重要的考虑因素是元件间距和 I/O 数量不能独立处理。间距为 1.0 mm 的高引脚数元件（> 1000 引脚）可能需要使用微过孔来减少总层数或改善受控阻抗线的屏蔽。另一方面，仅具有两排焊球的 0.5 mm 间距元件的逃逸布线可在不使用微孔和细线宽和间距的情况下进行。增加层数以便能够布线一个或多个高引脚数元件将导致 PCB 厚度增加，这会通过限制通孔纵横比影响最小通孔钻孔直径，从而再次限制布线可能性。为了定义 HDI 技术参数，需要了解过去、现在和未来太空项目中使用的面阵器件 (AAD) 的规格。纵观目前正在开发的复杂太空元件，间距为 1.0 mm 的陶瓷柱栅阵列 (CCGA) 仍将是未来几年的首选封装。例如，新的 Xilinx FPGA (RT-ZU19EG: CCGA1752) [1]、CNES VT65 电信 ASIC (CCGA1752) [2] 和欧洲航天局 (ESA) 的下一代微处理器 (NGMP, CCGA625) [3] 就是这种情况。间距较小的柱状网格阵列 (0.8 毫米) 已在研发中得到展示 [4]，尽管尚未发现商业实现。带有非塌陷高铅焊球的陶瓷球栅阵列 (CBGA) 用于军事和航空航天应用 [5]。当间距为 0.8 毫米及以上 (0.5 毫米) 时，陶瓷 (即密封) 封装会成为可靠性风险，因为更小的间距 (0.8 毫米) 会降低封装的可靠性。
暴露于伽马辐射的 3D 打印材料的拉伸强度
[ 1] 疾病控制与预防中心。(2020 年 12 月 7 日)。3D 打印工作安全。疾病预防控制中心。[2] Rooney, M. K., Rosenberg, D. M., Braunstein, S., Cunha, A., Damato, A. L., Ehler, E., Pawlicki, T., Robar, J., Tatebe, K., & Golden, D. W. (2020)。放射肿瘤学中的三维打印：文献系统综述。应用临床医学物理学杂志，21(8)，15–26 [3] 太空 3D 打印。Aniwaa。(2021 年 8 月 5 日) [4] 原装 Prusa i3 MK3S+ 3D 打印机图片。(n.d.)。Prusa 3D。检索日期：2023 年 8 月 1 日 [5] 艺术家对地球磁层的演绎。(2007)。欧洲航天局。检索日期：2023 年 8 月 1 日 [6] Sherwin Emiliano。(2021 年 6 月 20 日)。[2021] 3D 打印机灯丝多少钱？MonoFilament DIRECT [7] P., M. (2022 年 8 月 8 日)。Pla 与 PETG：您应该选择哪种材料？3Dnatives [8] 文件：polylactid sceletal.svg。Wikimedia Commons。(n.d.-b) [9] 文件：Polyethyleneterephthalate.svg。Wikimedia Commons。(n.d.-a) [10] Junaedi, H., Albahkali, E., Baig, M., Dawood, A., & Almajid, A.(2020)。短碳纤维增强聚丙烯复合材料的延性至脆性转变。聚合物技术进展，2020 年，1-10 [11] https://www.worldoftest.com/electro-mechanical-dual-column-universal-testing-machine-qm-100200300500。(n.d.)。Qualitest。2023 年 8 月 3 日检索 [12] Wady, Paul, et al.“电离辐射对 3D 打印塑料的机械和结构性能的影响。” Additive Manufacturing，vol.31，2020，第 100907 页
使用 FTIR 显微镜对印刷电路板进行故障分析
图 3. A) 松香油的参考光谱（红色，顶部）及其库匹配（绿色，底部）；B) 两个位置的图像，有明显不一致之处；C) 化学图表示收集的光谱与松香油的参考光谱之间的相似性。（红色高相关性和蓝色低相关性）
3D印刷聚酰胺对温度的层厚度的影响
聚酰胺是3D打印中的材料之一，可以生产有价值的产品以满足行业的需求。先前的研究证明，3D印刷材料的层厚度以及温度的升高会影响机械和物理特性。但是，只有少数研究涉及聚酰胺材料作为测试材料，尤其是在分析印刷材料层厚度的影响以及温度对聚酰胺机械和物理性能的升高时。因此，将在室温下，在不同温度下，75°C和110°C下在0.1 mm，0.2 mm和0.3 mm处具有不同层厚度的聚酰胺的弯曲特性。本研究将使用融合沉积建模（FDM）过程在三个不同的高度上打印的聚酰胺（PA）材料。在不同温度从27°C到110°C的不同温度下进行弯曲和拉伸测试。研究结果表明，0.3 mM的层高度以11.05 MPa的平均速率表现出最高的弯曲强度，而0.1 mm（6.7 MPa）和0.2 mm（9.6 MPa）表现出最高的弯曲强度。与75°C（1.6mpa）和27°C（2.1MPA）的温度相比，温度升高时的拉伸强度会降低，使温度为110°C最低拉伸值（1.591 MPa）。已经进行了几种材料特征，例如SEM，TGA，DMA，DSC和密度，以研究拉伸测试温度对聚酰胺机械性能的微观结构和影响。
超薄3D印刷氧化铝晶格结构的烧结行为
抽象的陶瓷立体光刻或增值税光聚合是一个过程，允许制造具有高度复杂形状的陶瓷物体。晶格结构与高级优化拓扑工具一起使用，用于设计具有优化机械电阻的可打印轻质形状。如果这些晶格结构的机械电阻在聚合物状态下得到很好的控制，则在烧结阶段的高温下它们可以严重变形。应确定烧结过程中晶格结构的变形敏感性在概念阶段包括此方面。晶格的有限元（fem）烧结是一个有趣的解决方案，可以在数值上预测晶格的变形敏感性并确定其最小壁厚。这需要确定印刷绿色标本的烧结行为，并考虑到烧结各向异性，这涉及层之间的耐药性较弱。在这项研究中，烧结行为首先由多轴扩张法确定，并通过分析建模，然后通过FEM方法进行模拟。之后，进行了具有不同壁厚厚度的晶格的烧结模拟。这允许测试每个晶格壁厚的模拟工具可预测性，并比较其在高温下的变形灵敏度。
3D印刷PLA支架的机械性能用于骨再生
摘要：对骨再生的可生物降解支架的兴趣日益增加，需要研究适合脚手架形成的新材料。聚（乳酸）（PLA）是一种通常用于生物医学工程的聚合物，例如在组织工程中作为可生物降解的材料。但是，PLA沿其降解时间的机械行为仍未得到很好的探索。因此，需要研究在生理培养基中孵育的PLA支架的机械性能，以表明PLA的潜力被用作可生物降解的脚手架形成的材料。本研究的目的是确定孵育前后PLA支架的机械性能，并应用构造材料模型进行进一步的行为预测。由3D打印机“ Prusa I3 Mk3s”打印了两组PLA支架，并通过紫外线和乙醇溶液进行了灭菌。在DMEM（Dulbecco的改良Eagle培养基）中孵育第一套标本，为60、120和180天，以保持36.5°C的温度。在“ Mecmesin Multitest 2.5-I”测试架上进行压缩测试后，确定了支架的机械性能，并使用在两种不同的速度模式下施加的力。获得的数据曲线与超弹性材料模型拟合，用于模型适用性研究。将第二组样品在PBS（磷酸盐缓冲盐水）中孵育20周，并用于聚合物降解研究中。获得的结果表明，在预测的新骨组织形成周期中，PLA支架的机械性能在生理培养基中孵育过程中不会降低，尽管水解从一开始就开始并随时间增加。pla作为一种材料似乎适合在骨组织工程中使用，因为它允许具有高机械强度的生物相容性和可生物降解的支架，这是有效组织形成所需的。