用于智能材料領域的超聲波增材制造技術

       今天,，要向您介紹一種相當冷門的3D打印技術——超聲波增材制造（UAM）技術,，該技術主要用于為機器設備上的傳感器打造金屬保護殼,。因為一般大型設備中經常要面臨的問題是傳感器的維護，這些傳感器往往會由于腐蝕,、磨損和沖擊等原因隨著時間而老化失效,。為了延長其使用壽命，使用者往往會在其外面罩上一層金屬保護殼。
      超聲波增材制造（UAM）使用超聲波去熔融用普通金屬薄片拉出的金屬層,，從而完成3D打印,。 該方法能夠實現(xiàn)真正冶金學意義上的粘合，并可以使用各種金屬材料如鋁,、銅,、不銹鋼和鈦等。
       UAM的制造過程包括通過超聲波逐層連續(xù)焊接金屬片,，并不時通過機械加工來實現(xiàn)指定的3D形狀,，從而形成堅實的金屬物體。這種技術有點像Mcor公司的紙質3D打印技術,，只不過Mcor使用的是復寫紙和粘合劑,，而UAM則是使用金屬片和超聲波。

       通過結合增材和減材處理能力,，UAM可以制造出深槽,、中空、柵格狀或蜂窩狀內部結構,，以及其它復雜的幾何形狀,，這些結構和形狀是無法使用傳統(tǒng)的減材制造工藝完成的。
       另外,，因為金屬沒有被加熱焊接,，所以許多電子裝置可以嵌入而不損壞。據(jù)了解,，過去使用常規(guī)焊接技術加工智能材料所面臨的最大挑戰(zhàn)就是,，材料融化往往會大大降低智能材料的性能。因為UAM工藝是固態(tài)的,，不涉及熔化,，這個工藝可以用來將導線、帶,、箔和所謂的“智能材料”比如傳感器,、電子電路和致動器等完全嵌入密實的金屬結構，而不會導致任何損壞,。

       該照片顯示了固體鋁中嵌入的傳感器膠條,。該塑料具有壓電特性，當被拉伸時可以產生電壓,。這個電壓可用于測量金屬零部件負載下的應力,。

       這里要介紹一下什么是智能材料。一般來說“智能”材料可以將能量從一種形式轉換成另一種,。最常見的智能材料是壓電體,、電致伸縮和電活性聚合物（機電耦合）,，磁致伸縮（磁耦合）和形狀記憶合金（熱機械耦合）等。
UAM技術能夠使這些“智能結構”作為無源傳感器或有源元件,，隨時改變零部件的材料特性,。
UAM技術的優(yōu)點
高速金屬增材制造
固態(tài)焊接可以實現(xiàn)：異種金屬的接合、包層,、金屬基復合材料,、“智能”或反應式結構
低溫工藝可以實現(xiàn)：電子嵌入防篡改結構、非破壞性,、完全封裝的光纖嵌入
復雜的幾何形狀
       在形狀記憶合金材料方面的許多應用往往只能使用UAM技術,。此外，在航空航天領域,，它還能有效解決材料的熱膨脹問題,。
       大多數(shù)工程材料都有熱脹冷縮的性質，衡量此性質的系數(shù)被稱為材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）,。 在大多數(shù)應用中,，熱膨脹系數(shù)往往會對工程結構的工作產生負面影響：翹曲的制動轉子、渦輪機中的間隙變化,、疲勞裂紋等,。而在一定的溫度范圍內，記憶合金材料具有與熱脹冷縮相反的特性,，即其在加熱時實際上是收縮的。因此通過在另一種金屬中嵌入形狀記憶合金材料,，可以降低整體結構的熱膨脹系數(shù),。這種低CTE材料可以用于需要高精確度的旋轉部件，如飛機渦輪機方面的應用,。
        其它方面的應用包括使用UAM技術將疊加了智能材料的形狀記憶合金材料嵌入彈簧鋼以開發(fā)出可實現(xiàn)帶擴展頻帶的多頻帶/寬帶光圈開關網絡,。

咋一看,，以為金屬修復
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