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工程师可以缩短从几小时到几分钟的3D打印异构对象的时间

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在USC维特比工程学院的研究人员开发了一个更快的3D打印过程,现在正在使用它来建模和编造异构对象,其中包含多种材料。

尽管3D打印(或直接数字化制造)有可能通过提供更快,更便宜和更准确的制造选项来改变各个行业,但制造时间和多材料物体的复杂性一直是其广泛使用的障碍市场。

然而,随着这一新开发的3D打印过程,USC Viterbi教授Yong Chen和他的团队已经把制造时间缩短到了几分钟,使制造业向更接近实现其目标迈进了一步。

“数字材料设计和制造能够控制产品组件中多种基材的材料分布,从而显着改善设计性能。这种制造能力开创了令人兴奋的新选择,而这在以前是不可能的,“丹尼尔J.爱泼斯坦工业与系统工程系教授,该研究的首席研究员陈教授说。

传统的建模和原型方法过去需要花费数天的时间,但在过去的几十年中,各种增材制造(AM)工艺已经被开发出来,可以更快地制造均匀和异质的物体。目前,通过铺设连续的材料层,从数字模型创建实体3D对象的多流体建模等AM流程可以在数小时内制造复杂的物体。

去年,Chen和另一个USC维特比研究小组改进了一个名为掩模图像投影的立体光刻(MIP-SL)的AM相关工艺,以大幅度加速均匀三维物体的制造。在MIP-SL过程中,通过一组水平平面对物体的3D数字模型进行切片,并将每个切片转换成二维掩模图像。然后将掩模图像投影到可光固化的液体树脂表面上,并将光投射到树脂上以将其固化成相关层的形状。

此外,USC Viterbi团队开发了一种双向移动设计,用于自下而上的投影,以便树脂可以快速扩散成均匀的薄层。结果,生产时间从几小时缩短到几分钟。在他们最新的论文中,该团队成功地将这个更有效的过程应用于制造不同材料的异质物体,这些物质以不同的速率固化。这种新的3D打印过程将允许异构原型和对象,如牙科和机器人模型,比以往任何时候更节省成本和时间。

在今后的工作中,Chen和他的团队将研究如何根据用户指定的物理特性开发一种用于异构材料分布的自动设计方法,以及如何提高制造速度。

来源:南加州大学

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