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AM方法实现无工具、节能的热固性复合材料生产
活性光控开环复分解聚合
前沿开环易位聚合(FROMP)是一种具有前景的节能方法,用于制备高分子材料。最近的研究进展展示了FROMP在增材制造、复合材料和泡沫等多种应用中的潜力。然而,目前前沿特性主要通过改变树脂成分或环境条件来控制。在本研究中,我们提出了一种利用光化学方法控制二环戊二烯(DCPD)FROMP的策略。通过使用光碱生成剂在紫外光下抑制DCPD的FROMP,同时利用光敏剂和共引发剂在蓝光下加速FROMP,实现了对前沿速度的正交光控。此外,研究还展示了光抑制技术在前沿聚合光刻图案化中的应用。前沿聚合在空间上得到了精确控制,可以重新定向,甚至分裂成多个分支前沿。这项工作为前沿聚合的先进控制奠定了基础,为传统制造、增材制造以及形态生成制造等新兴工艺的创新提供了可能。
特朗普集团将金属3D打印业务出售给风险投资基金
德国通快公司(Trumpf)近日宣布将其金属增材制造(AM)业务出售给风险投资基金Lenbach Equity Opportunities III(LEO III)。这一决定标志着通快在战略上的重大调整,公司将专注于其核心业务,而将增材制造视为非核心业务剥离。通快长期以来一直是工业金属增材制造领域的领军企业,其机器工具和激光技术为3D打印设备的发展提供了强大支持。 此次交易涉及德国和美国的所有员工,他们将转移到位于意大利Schio的新总部。在过渡期内,通快将继续使用“TRUMPF”和“TruPrint”品牌,但未来将逐步引入新的公司名称和独立品牌标识。尽管通快的增材制造业务在行业中具有重要地位,但此次出售可能暗示该业务并未达到预期的盈利水平。 LEO III基金专注于企业剥离业务,此次收购显示出其对增材制造领域的信心。基金表示将继续为现有客户提供服务,并致力于成为该领域的技术领先者。同时,LEO III计划简化内部结构和流程,以更快速、有效地满足全球客户需求,这可能意味着现有员工将面临裁员。 这一交易在金属增材制造领域引起了广泛关注。随着欧洲ReArm计划等军事制造项目的推进,金属增材制造市场有望迎来显著增长。LEO III基金可能希望通过优化通快的增材制造业务,抓住这一市场机遇,将其发展为更具盈利能力的业务。此次出售不仅对通快来说是一次重大战略调整,也可能对金属增材制造行业产生深远影响。
通过工程化骨化中心类器官的分治策略,招募发育细胞以实现快速骨愈合
目前骨修复的主要方法集中于局部递送生长因子,旨在实现血管生成与骨生成的耦合。然而,关键尺寸骨缺损的延迟血管化和再生仍面临挑战。在本研究中,我们构建了一种类似骨化中心的类器官(OCO),其核心由负载间充质干细胞的3D打印生成的骨形态发生和神经营养球体组成,外围则分布着促血管生成的神经营养相。研究结果表明,通过“分而治之”的方式,OCO的集体植入能够快速实现骨桥接,并在骨缺损区域连续形成类似骨化中心的骨小体。单细胞RNA测序分析揭示,OCO植入后,由Krt8+骨骼干细胞(SSCs)主导的发育模拟干细胞群体通过促再生原位类器官融合和成熟被独特招募。特别值得注意的是,OCO植入后Krt8+ SSCs的特定扩增与Has1+迁移性成纤维细胞(MFs)的同步减少相伴而生。此外,通过机器学习的跨物种比较发现,骨再生过程中Krt8+ SSCs与Has1+ MFs的相对组成与发育骨组织的公开数据高度相似。我们的研究提出了一种类似“分而治之”的方法,利用工程化的骨化中心类器官实现大尺寸骨缺损的快速再生。
特温特大学获得1360万欧元资助,用于循环3D打印和透明人工智能研究
荷兰特文特大学近日从2024年荷兰研究议程(NWA)的ORC项目中获得了1360万欧元的资助,用于领导两项研究项目,分别聚焦可持续增材制造和人工智能领域。该校将主导探索3D打印在循环经济中的应用以及开发更透明的人工智能系统。 其中,由工程技术学院的Ian Gibson教授领导的Add-reAM项目,旨在通过增材制造技术修复和再制造工业部件。研究重点是通过现场翻新工艺延长部件的生命周期。该项目将联合研究人员、行业合作伙伴和市政当局,共同开发可扩展的工作流程,以减少浪费和排放。 另一个重点项目DECIDE由行为、管理和社会科学学院的Mieke Boon教授负责,致力于创建能够向用户解释其决策过程的人工智能系统。该项目将融合计算机科学、哲学、伦理学、心理学、法学、公共管理和商业等多个学科的专业知识,并计划直接引入公民参与。 此外,特文特大学还将作为合作伙伴参与其他四个项目。其中包括与艺术家合作的气候正义倡议项目JUST ART,以及专注于纳米医学开发平台的NanoMedNL。另外两个项目分别是通过社交支持网络提升青少年心理健康的STRONGER2GETHER,以及探索个性化生物年龄反馈以促进健康生活方式的BIO-COMPaSS。 此次资助来自荷兰研究议程的ORC项目,旨在通过科学家、公民、政策制定者和企业的合作,共同开发应对社会挑战的解决方案。
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专家供稿人:华南理工大学 杨永强;宋长辉
激光粉末床熔合原位合成制备多尺度增强双相不锈钢基复合材料
双相不锈钢具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,但在一些极端服役环境中容易失效,提高其力学性能至关重要,而纳米颗粒增强就是一种有效提高材料强度且不显著降低延展性的金属基复合材料增强方法。其中,如何实现纳米颗粒在基质中的均匀分布是纳米颗粒增强技术的挑战。为了解决这一问题,成均馆大学Yongjian Fang等人设计了一种先进的制造方法,通过将激光粉末床熔合技术与原位合成策略相结合,并优化后热处理过程,制备了一种多尺度混合增强的双相不锈钢。该研究成果于2024年4月发表在《Additive Manufacturing》上。研究人员通过混合SAF2507、微米级TiC颗粒和纳米级TiC颗粒,制备98wt% SDSSs、1wt% TiC (~1μm)和1 wt % TiC (5~25μm)的粉末混合物,并基于激光功率和扫描速度设计了16组不同工艺参数的实验,水淬后处理则使用了3个不同温度,并测试其显微结构与力学性能。结果表明,微米级TiC颗粒的加入使得复合材料中原位生成TiCxNy纳米颗粒和M23C6纳米颗粒,显微组织则主要由细小的δ -铁素体晶粒组成。热处理后,复合材料在细小的δ -铁素体晶界处产生细小的奥氏体晶粒,且未观察到原位TiCxNy纳米颗粒出现明显的团聚现象。通过调节淬火温度,经1090℃处理的复合材料表现出优异的极限抗拉强度(~992MPa)和均匀延伸率(~19.8%),同时具有与热处理后的双相不锈钢相当的耐蚀性。文章通过激光粉末床熔合技术原位制备多尺度混合增强复合材料显著提高双相不锈钢的抗拉性能,同时从微观组织层面阐述了晶粒细化和多尺度混杂对力学性能的影响,为激光粉末床熔合技术原位制备高性能、高精度的颗粒增强复合材料奠定基础。图1 (a)各样件工程应力-应变曲线;(b) 抗拉强度和延伸率的Ashby图;(c) 各样件的UTS、YS和延伸率
关键词: 粉末床熔合 金属基复合材料 双相不锈钢 粉末床熔融PBF
专家供稿人:清华大学课程《增材制造基础与前沿》 芶正泰;赵沧
增材制造镍基超合金设计新方法
中科院金属所的李金国、梁静静团队基于高Ta/Al比例和边界成分依赖性,研究了一种新的镍基超合金设计方法,旨在降低合金的裂纹敏感性,提高其高温力学性能。研究成果发表于期刊《Additive Manufacturing》上。图1 增材制造超合金设计新方法主要流程如图1所示,该合金设计新方法涉及到合金成分筛选,根据预先确定的γ'相的体积分数及影响裂纹的因素,缩小了筛选范围。进一步,采用d-电子合金理论和热力学建模,确定了新合金的关键成分。高Ta/Al比例在控制γ'相含量方面表现出高效性,可获得较窄的凝固区间,降低凝固裂纹的敏感性。验证性实验表明,设计出来的新型镍基超合金ZGH451-1在室温至1000℃的宽温域内具有优异的抗拉强度和延展性,可媲美现有的增材制造超合金以及经部分热处理的一代或二代镍基单晶高温合金。
关键词: 增材制造 镍基超合金; 新合金设计 裂纹敏感性 粉末床熔融PBF
专家供稿人:机械工业信息研究院相关专家供稿
研究人员为可穿戴设备开发新型3D 打印镓碳复合材料
葡萄牙的研究人员正在使用镓碳复合材料 3D 打印可穿戴电子产品中的传感器-加热器-电池系统。这些应用需要柔韧、耐用的材料,这些材料在应变下仍能保持功能性。镓基液态金属 (LM) 因其高导电性和流体可变形性而非常适合这些应用。然而,由于镓基 LM 的粘度低且表面张力高,打印它们具有挑战性。该团队开发了一种镓-碳黑-苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物 (Ga–CB–SIS) 复合材料来解决这些问题。这种复合材料经济高效且可持续,用碳代替银等金属。它可进行数字打印且无需烧结,可实现多层 3D 打印。该复合材料还具有对各种基材(包括热敏材料)的出色粘附性。Ga–CB–SIS 可发挥多种功能,包括作为互连件、传感器、加热器和储能电极。它在暴露于溶剂蒸汽时具有自修复特性,有助于有效修复电路。总体而言,Ga–CB–SIS 代表了可穿戴和可回收电子产品 3D 打印的可持续解决方案。
关键词: 可穿戴设备 镓碳复合材料 消费品
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