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俄克拉荷马州科学家使用3D打印制作低成本的气象站

俄克拉荷马州科学家使用3D打印制作低成本的气象站

    中国3D打印网11月24日讯,来自俄克拉荷马大学和阿贡国家实验室的一群学生和研究人员已经使用3D打印来生产低成本的气象站。该设计基于大学大气研究公司开发的开源计划,该计划是3D打印自动气象站(3D-PAWS)计划的一部分,具有100多种增材制造的组件。在俄克拉荷马州对气象站进行测试后,科学家将其在八个月的过程中与商用级气象站的功效和耐用性进行了比较,并获得了可喜的结果。
        该研究的主要作者,阿贡省大气与地球科学家Adam Theisen指出:“我没想到该气象站的工作性能会比现在好。即使组件开始退化,结果也表明这类气象站可能适合较短的活动。”

3D打印的气象站
3D打印的气象站。图片来自Argonne国家实验室。
  气象站有什么作用?
         气象站包括各种仪器和传感器,旨在监视影响天气预报的因素,包括温度,湿度,风速和太阳辐射。气象站不仅是新闻频道的重要工具,还促进了农业和可再生能源利用等领域的研究。不过,商用设备的生产成本可能高达数千美元,从而在资金紧张时限制了它们的可访问性。这就是3D打印的用武之地,有可能使组织将成本降低至1000美元以下,同时将制造能力带到可能难以证明零件采购的偏远地区。
  3D打印气象站
          考虑到该设备将要经受外界恶劣的环境条件,该团队选择了ASA作为3D打印材料,以补充该站的低成本传感器。令人印象深刻的是,气象站在湿度传感器腐蚀之前已经运转了整整五个月,并且某些3D打印部件显示出退化的迹象。总体而言,尽管面对着雨,雪和-10°C至40°C的温度,但3D打印零件没有改变形状。据中国3D打印网了解,在性能方面,该站的测量结果可与俄克拉荷马州Mesonet(环境监测站网络)中的商业级设备进行比较。该设备的传感器完全能够准确测量温度,降水,紫外线暴露和湿度。唯一表现不佳的仪器是3D打印风速计,由于其打印质量低下,它用于测量风速时有误差。
         该项目最终证明,在初始启动成本和维护成本方面,3D打印气象站确实可以为其他完善的气象监视设备提供具有成本效益的替代方案。 Theisen得出的结论是:“如果您要谈论的是更换这些廉价传感器中的两个或三个,而不是每年维护和校准一个1,000美元的传感器,那么这是一个很可观的成本效益。”
这种3D打印的紫外线指数传感器使用了由冷冻餐盘制成的塑料盖。到实验结束时,胶水已泛黄
  这种3D打印的紫外线指数传感器使用了由冷冻餐盘制成的塑料盖。到实验结束时,胶水已泛黄。图片来自Argonne国家实验室。
        中国3D打印网点评:当然,这并不是在生态监控设备开发中采用3D打印的第一个实例。今年早些时候,法国国家发展研究院使用Formlabs的SLA 3D打印技术为野外开发了一种水污染传感器。该项目的主要目标是生产用于环境监测的“低成本”设备。该团队决定使用3D打印技术,因为他们想使用市售工具制造一种用户友好的传感器原型。

PERI在德国建立世界上第一个现场3D打印公寓楼

PERI在德国建立世界上第一个现场3D打印公寓楼

  中国3D打印网11月20日讯,总部位于德国的建筑公司PERI Group宣布了一个项目的开工,该项目将在德国Wallenhausen现场建造一座三层的印刷商业公寓楼。该公司将其视为全球“世界第一”的公寓,将使用丹麦制造公司COBOD的3D打印技术进行打印,建成后将包括五套可出租的公寓。
          COBOD创始人兼总经理Henrik Lund-Nielsen说:“我们非常高兴地开始看到我们出售的许多3D建筑打印机的成果。冠状病毒延迟了实际的建筑项目,但现在它们开始被揭露。这个新的德国项目确实是一个伟大的里程碑,因为该建筑物的商业性质证明了建筑3D打印技术在三层建筑物和公寓建筑物中的竞争力。这再次为我们的打印机打开了全新的市场。”
        这项新项目已着手在德国北莱茵-威斯特法伦州建造德国第一座“面向市场”的3D打印建筑。 PERI使用COBOD的快速BOD2系统开始了施工过程,该系统以1 m / s的速度移动,仅需五分钟即可打印1平方米的双层墙。除了提供土木工程解决方案外,作为模板和脚手架系统的全球供应商,PERI在对3D打印产生兴趣之后,于2018年收购了COBOD的少数股权。 COBOD的混凝土3D打印技术已经在涉及大型建筑的多个建筑项目中得到了部署,其中一个项目涉及与比利时可持续建筑公司Kamp C合作于今年早些时候建造一座两层90平方米的房屋。COBOD的技术还被用于为GE可再生能源印刷“创纪录的”风力涡轮机,并在柏林举行的国际Bautec建筑展览期间,对四个小型房屋的墙壁进行实时3D打印。
COBOD BOD2 3D打印机正在运行
  COBOD BOD2 3D打印机正在运行。图片来自COBOD。
        对于最新的项目,PERI将使用COBOD的BOD2打印机打印三层公寓的墙壁。 BOD2具有模块化结构,可以扩展为2.5米的模块,可以向任何方向扩展。新大楼将使用12.5x20x7.5米的BOD2,其最大速度为1 m / s,每小时可看到打印多达10吨混凝土。据中国3D打印网了解, BOD2是一种非常灵活的打印机,对于这种打印,PERI选择使用一台较长的打印机,而我们使用一台更短但更高的打印机来打印GE的10m塔。这就是BOD2打印机模块化设计背后的全部思想-始终可以找到满足客户需求的尺寸。
         PERI创新和市场总监Thomas Imbacher希望,公寓的建成将为建筑3D打印成为更加主流铺平道路。重要的是,该公寓不是演示或研究项目,而是为牟利而设计的。他说:“我们对建筑3D打印在未来几年中在某些市场中将变得越来越重要并且具有相当大的潜力充满信心,通过在现场印刷第一栋公寓楼,我们证明了这项新技术还可以用于印刷大型住宅。按照3D施工打印的条款,我们正在开拓全新的应用领域。”

 BOD2打印三层楼的一楼
  BOD2打印三层楼的一楼。图片来自COBOD。
  建筑领域的大型3D打印
        3D打印在建筑行业中越来越多地用于商业和住宅建筑以及其他形式的基础设施(如桥梁和高架桥)的打印。2018年,得克萨斯州建筑技术公司ICON及其非营利合作伙伴New Story在得克萨斯州奥斯汀创建了首个获准使用的3D打印房屋,这是其重塑可负担房屋建筑使命的一部分。最近,3D打印建筑初创企业Mighty Buildings筹集了3,000万美元的资金,以扩大其奥克兰地区的生产线,使其能够进行3D打印350平方英尺的完整单元,而美国混凝土专家QUIKRETE和Contour Crafting Corporation( CC Corp.)合作开发了一种专有混凝土,该混凝土将用于洛杉矶的低收入房屋和救灾设施的建设。

深度剖析NASA采用多合金增材制造和复合材料实现轻质可重复使用的推力室组件

深度剖析NASA采用多合金增材制造和复合材料实现轻质可重复使用的推力室组件

  增材制造(AM)为具有复杂内部特征的精密部件(例如以前不可能通过传统工艺加工出来的带复杂冷却流道的液体火箭发动机推力室)带来了重大的设计和制造机会。

      除了减轻重量并实现性能优化外,3D打印技术还可以显着节省成本并缩短制造周期。本期,3D科学谷针对美国NASA宇航局正在开发的一个名为“快速分析和制造推进技术”(RAMPT)的项目,分次(本文为第一篇Part1)与谷友共同深度了解NASA如何通过3D打印-增材制造技术进一步扩展大型多合金推力室,了解NASA如何通过复合材料技术大大减轻重量。

零件数量从61个减少到1个,案例领略3D打印微喷发动机前景

零件数量从61个减少到1个,案例领略3D打印微喷发动机前景

  由于可实现十分复杂的产品制造,基于粉末床熔融(PBF)工艺的金属3D打印技术不仅使得复杂产品的制造变得更加可行,而且还创造了更大的围绕着产品生命周期的综合性经济效益。在动力装备方面,PBF技术所成就的产品并不是停留在概念开发阶段,而是已经随着火箭和飞船进入了太空,随着飞机在天空中翱翔,并在发电领域起着“四两拨千斤”般的效益放大作用。3D打印所造就的下一代的产品极大的提升了人类利用资源的水平,这一切已经来到了我们的身边。本期,与网友结合着国际与国内3D打印微型燃气涡轮发动机的案例来领略3D打印所催生的新的商业模式。

ORNL研究人员开发出3D打印的二氧化碳吸收装置

ORNL研究人员开发出3D打印的二氧化碳吸收装置

  中国3D打印网8月25日讯,橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家开发了一种新型3D打印设备,该设备能加从燃烧化石燃料中捕获的二氧化碳量。利用3D打印技术研究人员能够将热交换器和质量交换接触器结合在一起,成为多功能的CO2吸收装置。铝制设备的原位冷却能力使更多的二氧化碳从气体转移到液态,从而提高了碳的保留率。简要测试显示,通过实施ORNL团队的新组件,可以吸收多达20%的工业流程产生的二氧化碳。
       该项目的首席研究员孙欣说:“在设计3D打印设备之前,由于二氧化碳填充塔的几何形状复杂,因此很难在CO2吸收塔中实现热交换器的概念,通过3D打印,质量交换器和热交换器可以共存于一个多功能的增强型设备中,控制吸收温度对于捕获二氧化碳是至关重要的。”


ORNL小组的多功能设备(如图所示)比现有的同类设备能够捕获更多的碳排放。 通过ORNL的Michelle Lehman。
  吸收并减少二氧化碳排放
        碳捕集与封存(CCS)是限制许多工业过程中CO2排放的重要方法,也是应对气候变化的关键武器。反过来,吸收是最便宜的CCS方法和最探索的方法,碳吸收的研究可以追溯到1960年代。
        为了实施吸收策略,需要将包含二氧化碳的烟气流与与CO2具有化学亲和力的溶剂直接接触。单乙醇胺(MEA)是一种常用的溶剂,能够与二氧化碳分子键合,并且其反应使其迅速而有利地被另一种MEA分子取代。因此,MEA的吸收性使其非常适合捕获有毒物质。
         考虑到CCS需要CO2扩散到整体液相中,因此也需要使气流和液体溶剂之间的接触面积最大化。扩大溶剂的表面积既可以通过开槽,规整填料,也可以通过无规填料(例如小环)来实现。结构化溶剂是CCS的最佳选择,因为它们可引导流体通过定义明确且重复的流路,从而优化吸收性。
       尽管MEA洗涤是一种有据可查的方法,但由于其温度相关的降解趋势而并未得到广泛采用。在高温下,CO2的溶解度降低,这降低了其吸收能力,并限制了丰富的溶剂负载量。在高于80°C的温度下,60%至80%的二氧化碳会被解吸,这严重阻碍了MEA防止碳排放的能力。阶段间冷却被吹捧为解决MEA过热问题的解决方案。先前的研究表明,将溶剂抽出并通过热交换器可以减少因温度变化而损失的CO2量。这种非原位方法的缺点在于其复杂性的增加常常导致更高的实施成本。
ORNL研究人员
  ORNL研究人员(如图)使用3D打印来优化其设备的二氧化碳吸收能力。图片来自ORNL卡洛斯·琼斯(Carlos Jones)。
  ORNL 3D打印冷却策略
        使用3D打印,ORNL团队创建了一种将两个独立功能组合到一个阶段的设备,同时管理接触阶段和热交换。增材制造无需生产具有复杂冷却剂设计的组件,而是使研究人员能够将通道合并到包装好的设备中,而不会影响其几何形状。

金属3D打印成就高度功能集成的微型涡轮机核心机设计

金属3D打印成就高度功能集成的微型涡轮机核心机设计

由于可实现十分复杂的产品制造,基于粉末床熔融(PBF)工艺的金属3D打印技术不仅使得复杂产品的制造变得更加可行,而且还创造了更大的围绕着产品生命周期的综合性经济效益。在动力装备方面,PBF技术所成就的产品并不是停留在概念开发阶段,而是已经随着火箭和飞船进入了太空,随着飞机在天空中翱翔,并在发电领域起着“四两拨千斤”般的效益放大作用。3D打印所造就的下一代的产品极大的提升了人类利用资源的水平,这一切已经来到了我们的身边。其中的成功案例不胜枚举,例如业界熟知的GE 3D打印燃油喷嘴,大名鼎鼎的SpaceX、NASA、GE、西门子等等通过3D打印在不断突破下一代航天器、商业飞机、燃气轮机等产品的性能极限。

金属3D打印使燃烧更加高效

金属3D打印使燃烧更加高效

   独角兽金属3D打印公司Desktop Metal一直希望实现金属3D打印的成本、速度和质量之间的最优化,以此来推动这项技术的普及。自2017年四月,Desktop Metal推出了Studio系统,(起售价为49,900美元,加上脱脂和烧结炉,价格大约是12万美元。),那么时至如今,Desktop Metal在市场上获得了什么样的应用?本期,与网友通过3D打印燃料雾化器案例来领略基于Desktop Metal的技术,应用端开发的提高燃油效率和减少排放的解决方案。

通过砂型3D打印与仿真、无损检测的结合实现数字化铸造

通过砂型3D打印与仿真、无损检测的结合实现数字化铸造

     铸造行业一直在使用数据,数字化现在带来了数据量、粒度和可处理性的根本性转变,也开辟了新的机会。 尤其是3D打印砂型模具的出现,使得铸造业的数字化特征更加明显。通过3D打印的砂模与仿真模拟软件,X射线无损检测技术相结合,可以实现以数字化工作流程铸造零件。本期,3D科学谷与谷友通过发动机缸体等产品的小批量和原型铸件制造商TEI的案例,来领略砂型3D打印对实现数字化铸造的价值。

水平打印还是垂直打印?隐形矫正器3D打印椅旁应用经验浅谈

水平打印还是垂直打印?隐形矫正器3D打印椅旁应用经验浅谈

隐形矫正器制造领域,3D打印牙模成为其中不可或缺的制造工具。用户友好的隐形矫正器设计软件与易于使用的3D打印机相结合,促进了隐形矫正器技术的发展,也使得牙科诊所实现隐形矫正器椅旁生产成为可能。一位在隐形矫正器设计及3D打印椅旁应用方面富有经验的牙科正畸医生 Melissa Shotell的应用经验分享,她分享了怎样为隐形矫正器椅旁应用选择所需的设计软件和3D打印机,以及矫正器制造所需的3D打印牙模在打印时怎样就“水平打印”和“垂直打印”做出选择。

显著降低髋臼杯单件生产成本!选区激光熔化3D打印实现髋臼杯生产的新思维

显著降低髋臼杯单件生产成本!选区激光熔化3D打印实现髋臼杯生产的新思维

   髋关节置换术是当前常见的骨科手术之一。为了满足持续增加的需求,骨科植入物制造商持续精进生产工艺,以各种创新技术为医疗机构及患者提供质量更好、价格更低的髋关节植入物。3D 打印技术能够生成创新的、具有功能性的几何结构,因而已成为骨科植入物的生产技术。髋臼杯植入物尤其能展现此技术的特点,通过层层堆积的方式搭建起复杂的内部几何特征,生成经典的“骨小梁结构”,即近似于人体骨骼外观与生物功能性的多孔表面结构,为植入物提供了优异的骨融合性能。

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