微纳尺度3D打印纳米复合材料技术简析

介绍了微激光烧结成型技术(MSLS)、微滴喷射成型技术(MDJ)、双光子聚合光固化成型技术(TPP)、微立体光刻成型技术(MSLA)、薄材叠层实体制造成型技术(LOM)、丝材熔融沉积成型技术(FDM)的基本情况,对不同微纳米3D打印技术进行比较分析,分析了国内外微纳尺度3D打印纳米复合材料技术的研究进展情况,并指出微纳尺度3D打印纳米复合材料技术未来研究开发的重点。     

微纳尺度3D打印纳米复合材料技术简析

介绍了微激光烧结成型技术(MSLS)、微滴喷射成型技术(MDJ)、双光子聚合光固化成型技术(TPP)、微立体光刻成型技术(MSLA)、薄材叠层实体制造成型技术(LOM)、丝材熔融沉积成型技术(FDM)的基本情况,对不同微纳米3D打印技术进行比较分析,分析了国内外微纳尺度3D打印纳米复合材料技术的研究进展情况,并指出微纳尺度3D打印纳米复合材料技术未来研究开发的重点。     

3D打印多通道微反应器用于萃取分离In3+和Fe3+

将微流体萃取技术与新兴的3D打印技术相结合，设计并制造了一种结构较为复杂的多通道微流体萃取反应器，通过在微反应器内增加混合反应通道的数目来放大其处理量，以期使3D打印多通道微反应器在能够继承微流体单级萃取效率高优点的同时，也能够极大地扩大其处理量。反应器的结构特征主要包括两相入口、液滴筛板、混合萃取通道、混合液汇集腔及混合液出口等。将此种反应器用于不同初始条件下从硫酸溶液中萃取和分离In³⁺和Fe³⁺的实验，结果表明：随着两相接触时间的增长，萃取剂P204对于金属离子的萃取率呈现出先减小，再增大的趋势；溶液中In³⁺和Fe³⁺的分离系数在pH为0.7、接触时间为90s、萃取剂体积分数为30%时，达到最高值381.9。对初始溶液pH、萃取剂在油相中的体积分数、两相的接触时间等单因素对In³⁺和Fe³⁺的萃取率和分离系数的影响作了详细调查。     

微反应器在化学化工领域中的应用

微反应器是微型化学反应系统,具有换热和传质效率高、严格控制反应时间、易于放大、安全性能好等特点。和传统搅拌反应器相比,这些特点使得微反应器在缩短反应时间、大幅度提高化学反应的转化率和产品收率等方面展现出一定的优势。但微反应器也存在易堵塞,催化剂负载、微通道的设计与制造难度大等问题。本文介绍了近年来快速发展的微反应器技术,回顾了微反应器的特点,重点探讨微反应器在化学化工领域的应用以及微反应器在精细化工和制药工业、生物化工领域的应用实例,讨论了微反应器目前存在的诸多挑战。微反应器目前是化学和化工学科的前沿和热点方向,分析表明微反应器仍然有很大的发展空间,有潜力改变化学化工前景。提出应进一步深入系统地认识微反应器内化学反应以及微通道设计的基本规律和机理,将微反应器技术引入更广泛的反应体系中,加强微反应器的集成化水平。     

熔融微分3D打印制造MWCNTs/PLA可导电功能性制品

3D打印技术发展已日趋成熟,其特殊的增材制造原理使得材料利用率极高,方便快捷的成型方法推动了3D技术的发展。但3D打印产品使用耗材单一、制品强度较弱、应用范围不广泛等缺点抑制了3D打印技术在传统塑料加工行业的应用。一种新型聚合物熔体微分3D打印设备,可使用碳纳米管(MWCNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料制造可导电3D打印产品。结果表明:该复合材料(10%MWCNTs)导电制品导电率可达到1.6 S/m,且该复合材料具有优异的可打印性能;使用聚合物熔体微分3D打印机以纸片为基材打印制造简易电路图,该电路图在纸基板上附着力强;使用熔体微分3D打印机制作防静电托盘制品,SEM图像表明,该托盘制品层与层之间结合紧密,成型精度以及刚度均可符合使用要求。通过实验对比,验证了该新型聚合物熔体微分3D打印机对MWCNTs/PLA复合材料制备可导电制品具有可行性,且可为3D打印电路板及防静电制品提供理论基础和技术指导。     

3D打印技术在包装产品制造中的应用

针对包装产品的传统设计与制造方法设计周期长、制造效率低、生产成本高的问题,提出了将熔融沉积成型3D打印技术应用于包装产品的设计与制造中的方法,分析了3D打印的注意事项。以礼品包装盒为例,详细阐述了基于逆向工程设计的熔融沉积成型3D打印过程。采用3D打印有效解决了传统设计与制造方法的低效高耗的问题,研究结果对推广3D打印技术在包装工业的其他领域应用、提高包装企业设计生产效率和企业效益有一定理论及实践意义。     

3D打印技术在塑料工业中的应用

首先对3D打印技术进行讲解分析,并综合讲述其工业原理,分析3D打印技术在塑料行业各个方面的应用案例。通过将3D打印技术引入塑料工业,完善了产品开发的新程序及制造工艺,并能切实解决以往设计与制造方法中存在的资源浪费和能源消耗过度的问题,旨在通过本研究总结对实际生产制造提供一定的理论依据,并对3D打印技术的发展起到有益的促进作用。     

3D打印在教学与促进学生就业中的探索与实践

3D打印在先进设计与制造中应用越来越广泛,本文介绍了3D打印的技术特点与发展,探讨了3D打印技术在高等教育人才培养中的探索与实践,并论述了在教学与促进学生就业中的作用。     

3D打印技术在文创产品设计开发中的应用研究——评《3D打印原理、技术与应用》

近年来我国3D打印技术得到了迅速的发展,在文创产品追求个性化的道路上人们将3D打印技术运用在其中,实现了产品的多元化,可以根据自己的需要构建出不同的产品。3D打印技术作为当今较热门的技术门类之一,具有高度的信息化、结构的复杂化、打印精度高等优势,3D打印技术与其说是一种制造技术不如说是运用在设计领域中的设计辅助手段。由吕鉴涛著的《3D打印原理、技术与应用》一书,对于3D打印技术的来源、发展、结构、种类及应用进行了详细的描述,值得相关人士学习与参考。     

高分子3D打印材料及打印技术

3D打印作为一种新兴的技术实现了材料的快速制造,同时可以对材料的结构更精确快速的设计,这无疑是推动众多领域发展的助力。3D打印与高分子材料的结合为制造技术开辟了新的途径。本文对不同的3D打印高分子材料ABS、PLA、PC等进行了论述,同时对于不同材料所对应的不同的3D打印技术原理进行了简要说明。对于不同3D打印技术的优缺点也进行了大致的描述。     

三维打印生物材料的发展现状

随着组织工程和再生医学不断进步,3D打印技术被用于开发和制造由仿生天然和合成材料组成的仿生支架。讨论3D打印"生物墨水"的进步和发展趋势,对3D打印多功能生物材料的发展具有积极意义。     

双光子聚合3D打印

3D打印是一种快速成型的增材制造技术。光固化立体印刷(SLA)是技术较成熟和应用较广的一种3D打印技术。SLA是采用紫外激光的单光子聚合过程,其加工分辨率受经典光学衍射极限的限制,难以满足分辨率高的微纳结构的加工。不同于SLA,利用近红外波长飞秒激光的双光子聚合3D打印技术可以突破经典光学衍射的限制,制造分辨率高的纳米尺度任意形状三维结构。本文将介绍双光子吸收和双光子聚合的原理、双光子聚合的发展和双光子聚合3D打印技术的应用,最后对该技术的发展进行展望。     

基于3D打印技术制造柔性传感器研究进展

与传统的涂覆、沉积等加工手段相比,使用3D打印技术可制造复杂立体功能结构的传感器,将3D打印与柔性传感技术结合可以促进未来生物医疗、人工智能等领域的发展。本文介绍了国内外基于3D打印技术制造柔性传感器的最新进展,其中包括聚酰亚胺等多种基底材料、纳米金属等多种打印传感材料;按照熔融沉积、黏弹性墨水沉积、粉末烧结熔化、还原光聚合和材料喷射的制造原理分别阐述了多种传感器的材料选择、成型特点,并对制造方法进行总结分析。虽然3D打印制造柔性传感器件存在着缺乏行业标准及多种类打印材料等问题,但经过不断创新与发展,3D打印将成为柔性传感领域极佳的制造手段。     

3D打印混凝土研究进展及其应用

近年来,3 D打印混凝土技术凭借着免模板、高自动化与智能化的优势,吸引了越来越多的关注,在建筑工程等领域出现了诸多的成功应用案例.但是,3 D打印工艺对混凝土的流变性能提出了更高的要求,而当前的混凝土相关标准与规范无法指导3 D打印混凝土的设计.同时,受打印工艺的影响,3 D打印混凝土的硬化性能和配筋技术也与传统混凝土...     

基于增材制造的壳-罩一体式周向MEFP战斗部试验研究

为验证增材制造技术在周向MEFP战斗部领域应用的可行性,利用激光选区熔化(SLM)3D打印技术制备了以316L不锈钢为材料的壳-罩一体式周向MEFP战斗部,并开展了仿真和静爆试验研究。结果表明,3D打印316L不锈钢壳体在起爆后可以形成独立的多EFP毁伤元,其速度在1848~2112m/s之间,并能够在1.68m范围内保持完整的形态;受EFP自身速度梯度和药型罩材料延展率低的影响,多EFP毁伤元在2.7m范围外会出现不同程度的破碎;增材制造技术为周向MEFP战斗部的研究和制备提供了一种可行的途径,其打印精度完全能够满足战斗部设计需求,具有十分可观的应用前景。     

3D打印塑料材料在汽车配件设计中的应用

近年来,汽车产业出现了"以塑代钢"的轻量化趋势,随着3D打印技术的不断发展,3D打印塑料材料在汽车配件设计中应用广泛,能够有效地节省汽车研发周期,削减成本。概述了3D打印塑料材料的现状,包括其种类、形态及改进技术,及其对于汽车配件设计的影响;介绍了3D打印塑料材料在汽车配件设计中的应用,并对其在汽车配件设计中的未来发展趋势进行了探讨。     

Improvement of under-the-rib oxygen concentration and water removal in proton exchange membrane fuel cells through three-dimensional metal printed novel flow fields

The porous electrode under the rib area suffers from lower local oxygen concentration and more severe water flooding than that under the channel, which significantly affect the performance of proton exchange membrane fuel cells. To improve the oxygen concentration and water drainage under the rib, a series of novel flow fields with auxiliary channels equipped with through-plane arrayed holes were manufactured by three-dimensional (3D) metal printing, and the cell performance, ohmic resistance and pressure drop were experimentally and numerically studied, respectively. The novel fields were based on the sophisticated modification of traditional serpentine and parallel flow fields, that significantly improved the cell performance at high current density with an optimal number or length of the auxiliary channels, owing to the trade-off between the electric resistance and mass transfer under the rib. This novel flow field design solved the trilemma of performance, pressure drop and manufacture feasibility through the implementation of 3D printing technology.     

Fused Deposition Modeling of Polyolefins: Challenges and Opportunities

Polyolefins are the largest class of commercially available synthetic polymers that are extensively used in a variety of applications from commodities to engineering owing to their low cost of production, good physico-mechanical properties, light weight, good processability, and recyclability. Compared to conventional molding techniques, fused deposition modeling (FDM)-based 3D printing is a smart manufacturing technology for thermoplastics due to its low cost, ease of production of complex geometrical parts, rapid prototyping, and scalable customization. FDM 3D printing can be an ideal manufacturing technology for polyolefins to manufacture various complex parts. However, FDM 3D-printing of polyolefins is challenged bycritical printing problems like high warpage, dimensional inaccuracies, poor bed adhesion, and poor layer-to-layer adhesion. In this review, a fundamental understanding of polyolefins and their FDM 3D-printing process is established, and the recent progress of FDM 3D printing of polyolefins is summarized. Furthermore, strategies to overcome warpage and to improve mechanical strength of the 3D-printed polyolefins are provided. Finally, future prospectives of FDM 3D-printing of polyolefins are critically discussed to inspire prospective research in this field. It is believed that this review article can be tremendously useful for research work related to FDM of polyolefin-based materials.     

Direct ink writing preparation of LiFePO4/MWCNTs electrodes with high-areal Li-ion capacity

The combination of 3D printing technology and electrode materials make the design and manufacture of electrode structures more convenient and faster. Electrodes with the 3D structure have a large surface area and multiple ion transmission paths, which help the batteries to achieve a high areal capacity, energy density and power density. Here, we designed the 3D printed electrodes with a structure of square grid by Direct Ink Writing, and achieved an improvement of areal capacity (1.44 mA h cm^?2 at 0.5C), better areal-energy density (18.06 J cm^?2) and cycling stability (preserving ~80% capacity after 500 cycles at 5 C).     

熔融沉积3D打印机机械结构的设计

3D打印技术作为一种快速成型技术,其采用数字式模型文件作为基础,采取逐层打印的办法将可粘合性的塑料或者粉末金属用以构筑所预想的实体技术.由于3D打印技术可采用的耗材种类不同,故其存在着不同的3D打印技术用于构造不同类型的部件.3D打印耗材常有尼龙玻纤、铝合金、钛合金、石膏、镀金银以及橡胶等材料.为了拓宽3D打印机所使用...