勞倫斯利物摩研究人員利用3D打印控制微觀緩沖性能

南極熊3D打印網(wǎng)報道
    勞倫斯利物摩國家實驗室（LLNL）的增材制造實驗室在3D打印材料設(shè)計的領(lǐng)域上繼續(xù)取得進(jìn)展,。在一月，實驗室研究3D打印圍觀桁架,，得到了極具硬度的輕質(zhì)物體,。勞倫斯利物摩國家實驗室的3D打印科學(xué)家和工程師現(xiàn)在又公開了新的研究報告——“具有負(fù)剛度的彈性體、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的3D打�,。═hree-Dimensional Printing of Elastomeric, Cellular Architectures with Negative Stiffness）”,，深入研究了泡沫材料特性的控制,。
    填充材料，像泡沫和凝膠,，都擁有它們自身的優(yōu)缺點,。凝膠，在一方面,，具有非常好的緩沖作用，但是重量較高而且壓縮性能較差,；而泡沫,，一方面，重量較輕,，是可壓縮的替代品,，可以承受表現(xiàn)不一致的短處，但是在制造的時候很難控制材料中鼓泡的特征和位置,。但是LLNL增材制造實驗室的團(tuán)隊正在開始研究通過數(shù)字設(shè)計和3D打印控制材料的物理特性的能力,。

    伴隨他們過去的成果，LLNL研究人員可以在微觀層面對3D打印物體的材料特性進(jìn)行編程,，而現(xiàn)在可以創(chuàng)造出克服泡沫和凝膠的限制的新緩沖材料,。使用給予硅膠的墨水，工程師Eric Duoss和科學(xué)家Tom Wilson水平地3D打印出了如頭發(fā)般精細(xì)的定向耗材排列行,。在層的頂部,，研究者3D打印了垂直方向排列的耗材。然后他們繼續(xù)以這樣的形式交替打印耗材直到物體完成他們想要的尺寸和孔結(jié)構(gòu),。接著他們會使材料櫻花形成橡膠狀的物質(zhì),。

    在他們的實驗中，Duoss和Wilson改變了層的對其排列,，以內(nèi)聯(lián)的形成方式和以交錯形成方式打印每層,。通過這樣做生成的物質(zhì)，使用具有相同孔隙度的相同物質(zhì),，具有明顯不哦那個的物理特性,。例如多層結(jié)構(gòu)，在壓力下表現(xiàn)得更堅硬,，因為每個打印的耗材都可以立即支撐上方的耗材,。隨著壓縮增強，多層結(jié)構(gòu)最終會扣住,。而交錯排列的材料,，在壓縮的情況下會變得更柔軟，會彎曲,，因為每行耗材下的空隙,。
    研究人員繼續(xù)塑造他們的材料，讓他們可以在3D打印之前精確地預(yù)測不同結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)，這對于制造泡沫幾乎是不可能的,，因為其具有不可預(yù)測的結(jié)構(gòu),。Duoss說到了研究的意義，“預(yù)測這種分辨率的材料的表現(xiàn)的能力是非常獨特的,，這可以為工業(yè)帶來過去所沒有的一定程度的定制,。”
    在未來,，據(jù)南極熊3D打印網(wǎng)了解,，LLNL研究人員還計劃探索使用這些填充材料創(chuàng)造鞋子、頭盔填充物,、用于敏感儀器的緩沖材料,、以及在航空部件中控制溫度波動和振動等方面的應(yīng)用。

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