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3D打印材料属性的“潘通色卡”

2024-03-18 11:30:32

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3D打印材料属性的“潘通色卡”多材料喷墨 3D 打印机喷射光聚合物树脂液滴,然后由 UV 光源固化,形成 3D 物体。3D 打印机制造商 Stratasys 的

3d打印材料属性的“潘通色卡”

多材料喷墨 3D 打印机喷射光聚合物树脂液滴,然后由 UV 光源固化,形成 3D 物体。3D 打印机制造商 Stratasys 的Agilus和Vero喷墨3D打印树脂在固化后具有不同的性能。Agilus 成为坚韧且柔韧的弹性体材料,而 Vero 则形成刚性塑料。这两种材料可以以不同的比例组合,形成具有不同性能的复合材料。然而,这些组合的性能可能性是有限的。  

为了实现更大的材料性能自由度,科罗拉多大学的研究人员在复合材料设计过程中添加了第三种液体材料。研究期间,对 110 种独特的复合材料配方进行了 188 次测试。通过使用 3D 打印零件进行实验观察和验证,研究人员表明,通过组合 3 种基材,可以独立决定弹性和韧性等机械性能。   

研究人员使用冲压测试进行机械测试,团队记录了3D打印的样品压痕距离和受力,当材料失效时测试终止。   

△测试具有规定刚度的样品

该测试结果强调,弹性模量和韧性属性是解耦的,并且可以在 3D 打印过程中独立指定。更重要的是,该研究得出的结论是,使用这种方法可以解耦任何两种材料属性。这是通过在复合材料设计过程中添加第三种液体基材料来实现的。   研究人员还演示了具有规定属性的 3D 打印物体的逆向设计,通过在微观尺度的复合材料成分和宏观材料属性之间创建映射来实现。   

通过分析模型和数学方程,研究人员成功地利用这些映射来准确估计各种结合了弹性体、刚性和液体树脂的喷墨复合材料的机械性能。最终,研究人员认为这些发现在医学应用中具有巨大的潜力。

利用目前的方法,研究人员一直在努力获得反映生物组织的准确材料特性。据说这项研究的结果使得材料的刚度和韧性能够同时且独立地改变,使得研究人员、设计师和医疗从业者能够 3D 打印逼真且机械上令人信服的合成生物组织。


作者: 无锡思睿迪数字科技有限公司
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