研究

研究人员3D打印基于纤维素的水凝胶具有可编程变形

来自斯图加特大学, 这弗吉尼亚大学, 和KOC大学,伊斯坦布尔,具有带有多向刚度梯度的3D打印的多材零件。通过结合其在材料工程和数字处理方面的专业知识,研究人员能够创建一组基于机械和流变特性的基于纤维素的细丝,尽管具有相似的作品。然后将材料彼此结合使用,以将特定的变形曲线编程为复杂部分。

打印连续梯度的制造过程。图像通过斯图加特大学。
打印连续梯度的制造过程。图像通过斯图加特大学。

功能分级的材料

功能分级的材料(FGM)具有逐渐变化的组成或结构 - 这可能是连续的或逐步的。逐渐变化导致“属性梯度”,从而使特定属性或属性与组成或结构有关。在整个生物体中,我们一直在自然界看到FGM。特定功能单元或材料类型的浓度和分布将对其所在位置的功能产生强大影响。

在科学和工程学中,FGM可用于薄膜涂料,生物医学应用和建筑。像本研究有关的特定类型FGM具有不同的刚度梯度。它们通常用于在界面处分布应力,软执行器中的程序变形曲线并影响细胞迁移速率。FGM的制造确实面临着挑战,因为当今技术很难实现梯度连续性和定向自由。

3D打印基于纤维素的FGM

为了开发一种具有连续的多向刚度梯度的3D打印可调粘弹性材料的新方法,团队必须工作。由于其环境友好的性质,羟基纤维素(HEC)被选择为基础材料。研究人员添加了柠檬酸,并将水溶液变成固体水凝胶,因此可以挤出。他们还发现,木质素的添加显着提高了水凝胶的刚度和拉伸强度。木质素和柠檬酸的组合用作添加剂以实现一系列机械性能,并打印了一组样品零件 - 均具有不同的性质梯度。

设计到FGM样品的制造工作流程。图像通过斯图加特大学。
设计到FGM样品的制造工作流程。图像通过斯图加特大学。

然后生成专门设计用于在每个部分中创建精确刚度轮廓的自定义G代码。通过精心控制的挤压,团队将梯度信息嵌入到零件的实际设计中。印刷后,由于零件几何形状的刚度变化,样品可以在唯一的轮廓中变形。最终,研究人员在每个样品中都“编程”了一组所需的变形几何形状。

由于刚度变化而具有可编程变形的样品。图像通过斯图加特大学。
由于刚度变化而具有可编程变形的样品。图像通过斯图加特大学。

该研究的更多细节可以在标题为“”的论文中找到雷电竞充值具有连续的多向刚度梯度的基于纤维素的材料的增材制造’。它由P. A. G. S. Giachini,S。S。Gupta,W。Wang,D。Wood,M。Yunusa,E。Baharlou,M。Sitti和A. Menges合着。

在3D打印材料中,正在进行的研究持续研究,尤其是与基于挤出的AM一起使用的细丝。今年早些时候,在斯洛伐克,研究人员开发了一套新的,低成本杂种材料对于FFF。他们用扩展的石墨和碳纤维增强了PETG细丝,以增强其机械和热性能,将其标记为“极强”。在希腊的其他地方,研究人员确定了回收对ABS机械性能的影响灯丝。

提名2020 3D印刷行业奖现在打开。您认为谁应该成为今年演出的入围名单?现在有你的发言权。

订阅3D打印行业通讯有关增材制造中的最新消息。雷电竞充值您也可以通过关注我们来保持联系推特并喜欢我们Facebook。

寻找添加剂制造业的职业?雷电竞充值访问3D打印作业在行业中选择一系列角色。

特色图像显示了由于刚度变化而具有可编程变形的样品。图像通过斯图加特大学。