Lohia机电一体化 Kabra塑料挤出机械 用于母料的复合线 Lohia-tape-plant hit Mamta. Reliance-Polymers.
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技术论文塑料
研究人员3D印刷生物医学零件具有超声速度

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忘记胶水,螺钉,热或其他传统的粘合方法。康奈尔LED协作开发了一种3D打印技术,通过以超声速度粉碎粉末颗粒粉碎粉末颗粒来产生蜂窝金属材料。
这种被称为“冷喷涂”的技术可以制造出机械坚固的多孔结构,其强度比用传统制造工艺制造的类似材料高40%。这种结构的小尺寸和多孔性使其特别适合建造生物医学组件,如置换关节。万博平台盘口
该团队的论文,“超音速冲击的固态添加剂制造了超音速冲击”,11月9日发表于今天的应用材料。
本文的领先作者是Atieh Moridi,助理机械和航空航天工程学院助理教授。
Moridi说:“我们专注于制造在热管理、能量吸收和生物医学方面有很多应用的细胞结构。”“我们不再只使用热量作为黏合的输入或驱动力,现在我们使用塑性变形将这些粉末颗粒粘在一起。”
Moridi的研究小组专门通过增材制造工艺制造高性能金属材料。增材制造不是从一大块材料中雕刻出一个几何形状,而是一层一层地构建产品,这是一种自下而上的方法,让制造商在创建产品时拥有更大的灵活性。
然而,增材制造也并非没有自己的挑战。其中最重要的是:金属材料需要在超过其熔点的高温下加热,这可能会导致残余应力积累、变形和不必要的相变。
为了消除这些问题,Moridi和合作者开发了一种方法,使用压缩气体喷嘴在基体上点燃钛合金颗粒。
“这就像绘画,但事情在3D中增加了更多的东西,”莫利迪说。
颗粒在直径45和106微米之间(微米为百万分钟,每秒大约600米,比声速快。要将其放入角度来看,另一个主流添加剂,直接能量沉积,通过速度为每秒10米的速度以喷嘴提供粉末,使莫利迪的方法速度更快。
这些粒子并不只是尽可能快地抛出。研究人员必须仔细校准钛合金的理想速度。通常在冷喷印刷中,粒子会在临界速度(它可以形成致密固体的速度)和侵蚀速度(当它碎裂得太厉害而不能与任何东西结合时)之间的最佳位置加速。
相反,Moridi的团队使用了计算流体动力学来确定钛合金颗粒的临界速度下的速度。当以这种稍慢的速率发射时,颗粒产生了更多孔的结构,这是生物医学应用的理想选择,例如膝盖或臀部的人工关节,以及颅骨/面部植入物。
“如果我们用这些多孔结构制作植入物,我们将它们插入体内,骨骼可以在这些毛孔内生长并进行生物固定,”莫利迪说。“这有助于降低植入物松动的可能性。这是一个很大的事。有很多修正的手术,患者必须经过拆除植入物,因为它松动,它会导致很多痛苦。“
虽然该过程在技术上被称为冷喷雾,但它确实涉及一些热处理。一旦颗粒碰撞并结合在一起,研究人员加热金属,使得部件彼此扩散并像均匀材料一样居中。
Moridi说:“我们只关注钛合金和生物医学应用,但这一过程的适用性可能不止于此。”“基本上,任何能够承受塑性变形的金属材料都可以从这一过程中受益。它为大规模的工业应用开辟了许多机会,比如建筑、交通和能源。”
合著者包括博士生Akane Wakai和来自麻省理工学院、米兰理工大学、伍斯特理工学院、伦敦布鲁内尔大学和赫尔穆特施密特大学的研究人员。
部分由MIT-ITALY全球种子基金和波里米国际奖学金支持该研究。
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