研究人员在德克萨斯农工大学，与位于德克萨斯州的3D打印机制造商的科学家合作Essentium，已经开发了一种方法，可以在3D打印部分中更有效地将相邻层焊接在一起。
研究人员小组解释说，3D打印的“弱点”在于构成组件的单个印刷层之间的不完善粘合。这可能会导致3D打印的塑料零件 - 从简单的玩具到自定义的假肢零件 - 机械薄弱。
为了克服这个问题，得克萨斯州A＆M和Essentium的科学家将等离子科学和碳纳米管技术整合到标准的3D打印中，以便更有效地焊接相邻的印刷层。结果是3D打印零件，可靠性提高。
Artie McFerrin化学工程系副教授Micah Green解释说：“寻找一种补救印刷层之间不足的粘结一直是3D印刷领域的持续追求。”
“我们现在已经开发了一项复杂的技术，可以在打印3D部分时在这些层之间加强焊接。”
Improving the layer fusion process
塑料材料通常用于FDM工艺，这是一种基于挤出的3D打印技术。FDM 3D打印涉及熔融塑料，这些塑料从喷嘴中挤出到3D打印零件一层。当层冷却时，它们将融合在一起以形成最终的3D打印组件。
研究人员解释了无数的研究表明，FDM过程中的层不完美地连接在一起。这会导致3D打印的零件比注射成型的零件弱，其中熔化的塑料只是在冷却时简单地假设预设模具的形状。
为了改善层融合过程，科学家团队解释说需要额外的加热。However, when heating 3D printed parts in an oven-like chamber, there are significant negative consequences: “If you put something in an oven, it’s going to heat everything, so a 3D printed part can warp and melt, losing its shape,” Green said. “What we really needed was some way to heat only the interfaces between printed layers and not the whole part.”
该团队专注于促进层间粘结，选择利用碳纳米管和电力。随着碳颗粒对电流的响应加热，研究人员将每个印刷层的表面与纳米材料覆盖。该小组发现，可以使用电流加热碳纳米管涂料，从而使3D打印层有效粘合在一起。
In order to apply electricity to objects as they are 3D printed, the currents must overcome a tiny space of air between the printhead and the 3D part. One method of bridging that air gap involves the use of metal electrodes that are in direct contact with the 3D printed part, however Green states that this can introduce inadvertent damage to the part.
研究小组与J. Mike Walker ’66机械工程系的副教授David Staack合作，选择使用可以在印刷部分表面上携带电荷的等离子技术。利用这种技术，电流能够通过3D打印的部分，加热纳米管并将层焊接在一起。
德克萨斯州A＆M和Essentium研究人员通过将等离子技术和碳纳米管涂层的热塑性材料组件添加到常规3D打印机中，从而促进了这一过程。雷电竞app下载在使用其新技术测试3D打印零件的强度后，研究人员发现它与注射零件相当。
“The holy grail of 3D printing has been to get the strength of the 3D-printed part to match that of a molded part,” Green said. “In this study, we have successfully used localized heating to strengthen 3D-printed parts so that their mechanical properties now rival those of molded parts. With our technology, users can now print a custom part, like an individually tailored prosthetic, and this heat-treated part will be much stronger than before.”
研究FDM的研究
对该项目的研究早在2017年就开始了，当时3D印刷行业首先报道了德克萨斯A＆M大学和Essentium与Essentium与提高FDM 3D打印零件的强度。
Since then, a number of researchers have also developed studies examining the different ways that FDM 3D printing can be enhanced. In late 2019, researchers at the汉堡大学in Germany proposed a novel way of slicing 3D printed objects to create smoother results. By 3D printing nonplanar layers close to the horizontal, this slicing method删除FDM典型的楼梯稳定效果表面。
另一篇论文还探讨了必要的改进material extrusion‐based additive manufacturing methods（ME-AM/FDM/FFF）需要做出“应对复杂的工业应用的挑战”。特别是，研究人员专注于提高技术处理聚丙烯（PP）的能力。
本文讨论的研究：用于加热碳纳米管的介电屏障排放涂抹器，并增强3D打印键强度”，发表在期刊上Nano Letters.它由C. B. Sweeney，Matthew L. Burnette，Martin J. Pospisil，Smit A. Shah，Muhammad Anas，Blake R. Teipel，Bryan S. Zahnerbryan S. Zahner，David Staack和Micah J. Green。
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