3D 打印,也称为增材制造,代表了一系列技术,这些技术使用数字图像文件(通常由计算机辅助设计 (CAD) 软件生成)通过逐层沉积过程创建 3D 对象。随着 3D 打印在过去四十年的发展,许多增材制造技术概念已经发展成为强大的独立技术,正如美国材料与试验协会 (ASTM) 国际增材制造技术委员会 F42 所定义。目前这些技术包括:桶式光聚合、粉末床熔融、材料挤出、材料喷射、粘合剂喷射、定向能量沉积和薄片层压(ASTM International,2022 年)。商用打印机将这些工程概念应用于特定应用和材料,已在各个行业中占有一席之地,每个行业都有自己的优缺点,价格也大不相同。尽管打印技术方法多种多样,但目前最广泛使用的 3D 打印机(包括消费市场)采用的是一种熔融沉积成型 (FDM) 技术,有时也称为熔融长丝制造 (FFF) 技术,该技术基于热塑性材料的挤出,热塑性材料通过加热的长丝喷嘴沉积后会变硬。就材料沉积过程而言,FDM/FFF 是一种基于挤出的打印方法,不同于其他通过液体基质的光聚合或粉末颗粒的熔合来构建结构的方法。总体而言,3D 打印如今被认为是一种有效的技术,适用于需要少量生产高度定制和定制的产品,通常以分散的方式生产,例如在偏远地区生产备件,因为它节省了设计特定制造流程来制造产品以及供应物流的成本和时间。此外,在设计、艺术和时尚领域,3D 打印机已经找到了创造独特复杂设计的空间(Gebhardt 等人,2018 年;Shahrubudin 等人,2019 年)。
简介 杜邦公司于 30 年代初发明了尼龙,并于 1938 年将其推出,这是聚合物化学领域的一项重大突破。迄今为止,还没有一种树脂能够与这种独特的性能组合相媲美,正是这种性能组合使得尼龙成为用途最广泛、应用最广泛的塑料材料。据估计,尼龙作为注塑树脂用于生产各行各业中使用的各种工程塑料部件,其用途已增长到超过 50 万种不同的部件,随着杜邦公司尼龙树脂产品线通过持续广泛的研究和市场开发不断扩大,其多样性和增长仍在继续。尼龙还被广泛用作薄膜、长丝和专有产品的挤出树脂。最后,尼龙因其在纺织纤维行业的多种用途而广为人知。
50. 丝绸 51. 羊毛、动物细毛或粗毛、马毛纱线及机织物 52. 棉花 53. 其他植物纺织纤维;纸纱及纸纱机织物 54. 人造长丝;人造纺织材料制的扁条及类似品 55. 人造短纤维 56. 填料、毡及无纺布;特种纱线;绳、索、缆及其制品 57. 地毯和其他纺织物 58. 特种机织物;簇绒织物;花边;挂毯;饰物;刺绣品 59. 浸渍、涂层、包覆或层压纺织物;适用于工业用途的纺织品 60. 针织或钩编织物 61. 针织或钩编织物的服装及衣着附件 62. 非针织或非钩编织物的服装及衣着附件 63. 其他制成品;成套物品;旧衣服及旧纺织品;破布
摘要 进行了文献综述,以研究具有负泊松比 (NPR) 的膨胀材料,该材料表征材料对单轴应力的响应。拉胀结构和材料表现出违反直觉的行为,即当单轴拉伸时,它们会横向膨胀,这是由于其复杂的几何结构造成的。描述了代表性的结构模型(可重入结构、由所谓的刚性或半刚性旋转单元组成的结构、手性结构、拉胀纱和长丝珠结构)以及由它们的特性而产生的拉胀材料的应用。膨胀材料的特性,例如同向弯曲曲率、可变的渗透性、增强的抗压痕性、高断裂韧性以及隔音和吸音性能,为其应用创造了广泛的可能性,例如生物医学材料、减震材料、能量获取装置、运动器材、过滤器、机器人、纺织品或航空航天和建筑工业中使用的材料。
• 化学蒸汽 – 研究表明,塑料长丝在 3D 打印过程中加热时会产生挥发性有机化合物 (VOC)。接触 VOC 会引起头痛、恶心以及眼、鼻和喉咙刺激。后处理蒸汽浴中使用的有机溶剂(如酒精和丙酮)容易蒸发,并造成吸入危险。 • 纳米颗粒排放 – 加热时,长丝在 3D 打印过程中会产生可吸入纳米颗粒 (NP)。此外,使用含 NP 的介质会将可吸入 NP 排放到周围大气中。NP 对健康的影响尚不清楚,但初步研究表明,吸入与心血管和肺部疾病有关。 • 腐蚀浴 – 通过将打印件放入含有氢氧化钠或其他腐蚀性化学物质的加热腐蚀浴中,可以去除支撑材料。接触这些化学物质可能会导致严重的化学灼伤、疤痕和视力损伤。 • 蒸汽浴 – 将 ABS 物体放入装有少量丙酮或其他有机溶剂的密闭容器中,即可将其打磨或“抛光”,这些溶剂会蒸发并与 ABS 塑料发生反应。这些溶剂通常易燃,吸入后会引起头痛、恶心和呼吸道刺激等症状。 • 生物材料 – 使用生物材料的打印机会产生气溶胶,这些气溶胶可能会被吸入或沉积在附近的表面上。 • 热量 – 紫外线灯、电机、加热床和打印头等组件在运行过程中会变热,触摸时可能会灼伤。 • 可燃性 – 铝、钢和钛等细小金属粉末在正常大气条件下会自燃(称为自燃性)。蒸汽抛光中使用的有机溶剂(如丙酮)在暴露于热源时会燃烧。床准备中使用的化学品(如发胶)是易燃的。 • 惰性气体 – 3D 打印机有时会使用惰性气体(如氮气或氩气)在打印室内形成不可燃气体。一些气溶胶喷射打印机使用惰性气体作为气溶胶化和沉积过程的一部分。如果将惰性气体引入周围大气,它会取代氧气并造成窒息危险。 • 电击 – 未受保护的电气元件和损坏的电源线可能会导致电击。
• 收集低价值纺织品,加工成纺织原料、垫子和其他商品。 • 与新南威尔士大学 SMaRT 中心和新南威尔士州环境保护局合作,安装微型工厂,生产“绿色”瓷砖和台面(使用玻璃砂和纺织品的混合物)和 3D 打印机长丝(来自回收的塑料)。 • 安装橡胶碎屑厂,将轮胎和其他橡胶制品加工成碎橡胶。 • 开始在 Bioelektra 高压釜现场进行土方工程(处理红箱材料)。 • 开始在新的材料回收设施 (MRF) 上进行土方工程,并签订了建设和安装合同。 • 开始在表面活化泡沫分馏渗滤液处理厂进行施工。 • 通过升级垃圾填埋气基础设施、增加太阳能发电和建筑屋顶电池,产生了 6MW 的可再生能源。 • 开设资源回收学习中心,为循环经济旅游、参观、研讨会和教育提供集中中心。
摘要 — 为了确保这种新兴器件的可靠性,控制导电桥式随机存取存储器 (CBRAM) 中的细丝生长至关重要。在这里,我们证明了扫描焦耳膨胀显微镜 (SJEM) 可用于检测和精确定位工作中的交叉 CBRAM 器件中的导电细丝。基于 Pd/Al 2 O 3 /Ag 堆栈的柔性存储器件首先在低温下在聚酰亚胺基板上精心制作。这些器件在低压 (<2V) 下显示置位和复位操作,开/关比高于 10 4 。在低电阻状态下操作时,SJEM 振幅图像显示出单个导电细丝存在下的热点。在 50kHz 下提取的有效热扩散长度为 4.3µm,并且还证明了热膨胀信号与耗散的焦耳功率成正比。我们相信,所提出的程序为可靠性研究开辟了道路,可将其应用于任何基于细丝传导的存储器件系列。索引词——CBRAM、柔性电子、SJEM、长丝定位。
美国太空军 (USSF) 和 NASA 正在寻求能够增强太空能力的变革性技术。这些技术必须能够实现按需服务,例如轨道转移、机动、能力增强、寿命延长、加油、维修、碎片清除、制造和组装。这些服务可以通过在轨道上而不是在地面上按需组装和制造航天器来实现。确定合作推进使能技术的途径对于确保实现这些目标至关重要。本文介绍了一项多学科努力,旨在构建技术路线图,该路线图将在 10 年内建成一个轨道小型卫星工厂。工厂概念是围绕关键使能技术构建的,例如混合增材制造,它采用熔融长丝制造、激光焊接和线嵌入。还评估了插入工厂的相对技术和制造准备情况。还确定了在未来 3 到 4 年内推进这些技术的合作开发途径。虽然该工厂专注于小型卫星制造,但这项基础工作可以扩大规模,以制造更大的航天器系统。
退火和淬火等热处理工艺对于确定金属材料的残余应力演变、微观结构变化和机械性能至关重要,残余应力在部件性能中起着更大的作用。本文研究了热处理对使用 LENS 制造的 AISI 1025 中残余应力的影响。开发并模拟了有限元模型以分析残余应力的发展。适用于熔融沉积成型 (FDM) 长丝生产中的工具和模具应用的 AISI 1025 样品是使用激光工程净成型 (LENS) 工艺制造的,然后进行热处理,即进行退火和淬火工艺。将所研究的热处理样品的材料微观结构、残余应力和硬度与原始样品进行了比较。结果表明,与原始样品相比,退火后,拉伸残余应力降低了 93%,导致裂纹扩展速率降低,尽管硬度显著降低了 25%。另一方面,淬火后记录到 425±14 MPa 的高拉伸残余应力,硬度提高了 21%。
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