1、超材料
歐盟在其增材制作發(fā)展路線圖中曾提出重點支持生物材料、超導材料、新磁性材料、高性能金屬合金、非晶態(tài)金屬、復合高溫陶瓷材料、金屬有機骨架、納米顆粒和納米纖維材料。美國國家創(chuàng)新中心AmericaMakes制定的增材制造材料材料重點領域目標則是建立材料知識的體系,為增材制造材料建立基準特性數(shù)據,包括創(chuàng)建一個范式轉變,從控制過程參數(shù)來“建立”微觀結構,而不是控制底層物理學上的微觀尺度,以實現(xiàn)一致的可重復性的微觀結構,從而“設計”材料屬性。我國根據《國家增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》的引導,在依托高校、科研機構開展增材制造專用材料特性研究與設計。 在基礎性的材料建設的基礎,編程材料成為下一個搶占的戰(zhàn)略制高點。超材料是指材料的設計表現(xiàn)出不同尋常的特性,是具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。迄今發(fā)展出的“超材料”包括:”左手材料”、”光子晶體”、”超磁性材料”等。
超材料領域,我國東南大學,中國人民解放軍空軍工程大學,西安交通大學,北京交通大學等多有研究。隨著哈佛大學通過軟件來解決基礎建模問題,超材料或借助3D打印“滲入”特殊材料領域,使得超材料成為尋??梢姷牟牧稀?/div>
電子產品制造中的電氣互聯(lián)技術,已經由以表面組裝技術、微組裝技術、立體組裝技術、高密度組裝技術等技術為標志的發(fā)展時期,逐步進入了以光電互聯(lián)、綠色組裝、結構功能組件互聯(lián)、多介質復雜組件互聯(lián)等技術為標志的新技術發(fā)展時期。為保證各類新型電路組件/模塊的電氣互聯(lián)品質和效率,電子行業(yè)對與這些要求相適應的新工藝、新方法提出需求。而3D打印的制造過程快速、結構形體復雜性無限制等技術特性,尤其適用于電子產品的單件、多品種小批量研制,以及采用傳統(tǒng)制造方式難以實現(xiàn)的結構電子產品的開發(fā)。
在這一領域活躍著大量的高科技企業(yè),包括哈佛大學創(chuàng)業(yè)企業(yè)Voxel8,被GE和歐特克投資的Optomec,麻省理工的MultiFab,CC3D,NanoDimension等等。在我國,西安交通大學通過一種導線與基體同步打印的3D打印技術實現(xiàn)了結構電子產品三維空間的任意排布。
3D打印制品在制備和使用過程中,某些缺陷的產生和擴展幾乎是無法避免的。在金屬融化過程中,每個激光點創(chuàng)建了一個微型熔池,從粉末融化到冷卻成為固體結構,光斑的大小以及功率帶來的熱量的大小決定了這個微型熔池的大小,從而影響著零件的微晶結構。
4、3D打印占主角的航天
NASA認為3D打印在制造液態(tài)氫火箭發(fā)動機方面頗具潛力,NASA的AMDE-AdditiveManufacturingDemonstratorEngine增材制造驗證機項目在3年內,團隊通過增材制造出100多個零件,并設計了一個可以通過3D打印來完成的發(fā)動機原型,而通過3D打印,零件的數(shù)量可以減少80%,并且僅僅需要30處焊接。
5、企業(yè)內部生態(tài)圈
而美鋁也宣布將3D打印業(yè)務從粉末到打印服務單獨成立一家公司Arconic,Arconic公司可以為用戶提供從航空技術到金屬粉末生產乃至產品認證的專業(yè)服務。依靠美鋁公司的技術實力,Arconic在傳統(tǒng)金屬制造技術和3D打印領域都將成為獨具實力的強勢品牌。
企業(yè)內部生態(tài)圈將成為3D打印的一大趨勢,3D打印的競爭將升級為研發(fā)、市場營銷、產業(yè)鏈、商業(yè)模式全方位的競爭。
塑料正在變得更加具工程性能,Evonik最近推出VESTOSINT3DZ2773材料,這種材料是使用惠普多射流融合3D打印機開發(fā)的第一個新的塑料粉末。新的PA-12粉末具有優(yōu)異的力學性能,并且通過美國FDA(食品和藥物管理局)標準,所以用這種材料制造出來的組件可以用于食品接觸。
牛津性能材料(OPM)已被選定為波音CST-100火箭飛船提供3D打印的結構件,OPM已經開始出貨OXFAB材料打印的零部件,拉開了高性能塑料材料代替輕質金屬的一個新篇章。威格斯正帶領由多家公司和機構組成的聯(lián)盟,投身于3D打印(增材制造或AM)創(chuàng)新。作為其關鍵角色的一部分,威格斯將以專用于增材制造工藝的新型化學配方設計為基礎,開發(fā)高性能聚芳醚酮(PAEK)聚合物新牌號。
從金屬到高性能材料的轉換目前是航空航天市場的一個既定趨勢,塑料成為追求設計自由度、制造便利性和輕質以超越傳統(tǒng)鋁材的方案,這一趨勢將在2017得到加強。
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