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未来制作业重要技能,三D打印和声波打印
时间:2018-9-7 8:30:47      发布者:管理员
未来制作业重要技能,三D打印和声波打印
3D印刷的革新技能正在撼动许多职业,但与行将到来的修建三D打印比较,这还算不上什么。Swinburne可持续基础设施中心主任、Swinburne混凝土结构教授杰伊·桑贾扬教授领导七所澳大利亚大学进行了价值130万美元的协作,以开发混凝土的三维打印技能。桑贾扬教授说:“修建依然首要是手艺施工,这使得它十分贵重,而且使得全球对住房和基础设施的需求很难满意。”“修建是敞开的,自动化能够损坏,而3D印刷是一种能够帮助的技能。”
未来制作业重要技能,三D打印和声波打印
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尽管3D打印机在商业上能够用于制作,但飞机部件的打印和打印的房子有很大的差异。桑贾扬教授说:“咱们有必要在气候中打印出来,而不是工厂条件。”“咱们要处理的不是几公斤资料,而是吨。尽管咱们不需求和航空工业相同的精确性,但咱们有必要用它来交换低成本。为了应对这些应战,桑贾扬教授探讨了两种办法。暂时挑选是“粉末床”3D打印,打印机在其中铺上一层薄薄的混凝土粉末,然后打印一种水基“墨水”,该“墨水”设置了运用墨水的具体位置。
未来制作业重要技能,三D打印和声波打印
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一层地重复这个进程。桑贾扬说,现在的应战是自动化搜集和再运用每一次印刷所发生的很多未反响粉末。粉末床是一个很好的挑选,构成预制部分的修建物在一个工厂。
“咱们能够制作十分复杂的结构。但这不是一个在风雨中发作的进程。“桑贾扬教授说,现场混凝土印刷需求一台能揉捏液体混凝土的机器.“在这里,首要问题是混凝土自身,”他说。
混凝土有必要坚持液体在打印机内,但一旦它被打印出来,以坚持它的形状,所以下一层能够运用。传统的混凝土并不是这样的。现在,最常见的办法是很多运用混凝土用化学阻燃剂坚持液体,然后在揉捏时很多运用促进剂。但这种办法损害了制品的力学性能。桑贾扬教授说:“咱们正在研制具有这些特性的新式水泥。”尽管他还不能泄漏细节,但一个挑选是运用一种土聚合物水泥,这是一种由工业废物“飞灰”制成的资料。“修建师已经用电脑规划了全部,”桑贾扬说。“与其把他们的计划打印在纸上,不如用3D打印,咱们只要按下按钮,机器就能制作出来-这是咱们的终极愿望。”哈佛大学的研讨人员开发了一种新的印刷办法,运用声波从组成和粘度史无前例的液体中发生液滴。这项技能最终能够制作许多新的生物制药、化妆品和食物,并扩展光学和导电资料的可能性。“经过运用声力,咱们发明了一种新技能,能够以点播的方式打印很多资料,”哈佛大学约翰·保尔森工程与运用科学学院(Harvard John A.Paulson School of Engineering and Application Sciences)生物启示工程学教授詹妮弗·刘易斯(Jennifer Lewis)说。她也是这篇论文的资深作者。刘易斯仍是怀斯生物启示工程研讨所的中心学院成员,也是哈佛大学余建明文理系教授。这项研讨宣布在科学前进.液滴在许多运用中都是印刷油墨在纸上发明微胶囊用于药物输送。喷墨打印是最常用的印刷技能。液滴但它只适用于比水粘稠10倍的液体。但是,许多研讨人员感兴趣的流体的粘性要大得多。例如,生物聚合物和富含细胞的溶液对生物制药和生物漂洗至关重要,它们的粘性至少是水的100倍。一些糖基生物聚合物可能和蜂蜜相同粘稠,比水粘稠25,000倍。
这些流体的粘度也跟着温度和成分的变化而急剧变化,这使得优化印刷参数来操控液滴尺度变得更加困难。“咱们的方针是经过开发一种独立于流体资料特性的印刷体系,将粘度从图片中剔除,”这篇论文的榜首作者、布兰科·韦斯(Branco Weiss)海洋资料科学与机械工程研讨员兼研讨员丹尼尔·福雷斯蒂(Daniele ForesTI)和怀斯研讨所(Wyss InsTItute)说。
为了做到这一点,研讨人员转向声波。因为重力的效果,任何液体都能够滴下-从水龙头滴出的水到长达一个世纪的沥青滴试验。单靠重力,液滴尺度依然很大,滴速很难操控。沥青的粘度大约是水的2000亿倍,每十年就会下降一次。为了加强滴落构成,研讨小组依托发生声波。这些压力波通常被用来对立重力,例如声波悬浮。现在,研讨人员正在运用它们来辅佐重力,将这一新技能配音到印刷术中。
研讨人员建造了一种亚波长声学谐振器,它能发生高度受限的声场,发生的拉力超过打印机喷嘴顶端的正常引力(1G)的100倍-这是太阳外表引力的四倍多。
当喷嘴到达特定尺度时,这种可控力将每个液滴从喷嘴中拉出,并将其喷射到打印方针。声波振幅越大,液滴尺度越小,与流体粘度无关。福雷斯蒂说:“这个主意是发生一个声场,从喷嘴中别离出细小的水滴,就像从树上摘苹果相同。”研讨人员对从蜂蜜到干细胞油墨、生物聚合物、光学树脂乃至液态金属等多种资料进行了测试。重要的是,声波不要穿越液滴,即使是灵敏的生物物质,如活细胞或蛋白质,也能够安全地运用这种办法。刘易斯说:“咱们的技能应该立即对制药业发生影响。”“不过,咱们相信这将成为多个职业的重要渠道。”NSF MRSEC项目主任DanFinotello说:“这是协作研讨的广度和广度的一个精巧而有影响力的比如。”“作者开发了一种新的运用声学力的印刷渠道,与其他办法不同的是,它与资料无关,因而供给了巨大的印刷多功能性。”运用空间是无限的。