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3D打印用于制造刚度平衡的行星架

3D打印用于制造刚度平衡的行星架

周转齿轮系经常用于燃气涡轮发动机的减速齿轮箱中,是由中心轮,行星轮和行星架组成的。然而,行星齿轮系的行星齿轮架可能易于发生扭转挠曲,其中,行星架在负载下绕其中心轴线扭转,从而导致行星齿轮的各个旋转轴线失去与行星架的中心轴线的平行度,对齿轮系的效率和寿命产生负面影响。

根据3D科学谷的市场研究,普惠加拿大通过新的设计寻求改进,使得行星架提供更加平衡的刚度,从而允许在减速级的每个行星齿轮的两侧上的载荷分布更加均匀。

3D打印多孔镁脚手架显示出作为骨替代材料的潜力

3D打印多孔镁脚手架显示出作为骨替代材料的潜力

  中国3D打印网9月14日讯,荷兰代尔夫特理工大学的研究人员发现3D打印的可生物降解的镁支架在关键尺寸骨缺损的再生中可能具有广阔的应用前景。尽管这种方法并非没有局限性,但研究人员认为,所使用的溶剂浇铸3D打印(SC-3DP)方法在制造镁基多孔支架方面具有“前所未有的可能性”。“镁基材料被认为是整形外科领域中一种有希望的新型生物材料,因为它可以在体内逐渐降解,同时刺激骨骼再生,并有助于骨骼缺陷的愈合。”代尔夫特大学生物力学系的Zadpoor,也是参与这项研究的研究人员之一。 “因此,制造多孔镁植入物引起了越来越多的兴趣。”
从镁支架的印刷试验获得的结果。通过溶剂喷涂3D打印镁支架
  从镁支架的印刷试验获得的结果。通过溶剂喷涂3D打印镁支架/ Acta Biomaterialia的图像
  骨科生物材料
         少数大学研究小组最近开始使用增材制造制造镁基材料,其中选择性激光熔化(SLM)是常用的方法之一。但是,由于镁的高易燃性以及最终生产零件中的不良成分变化,操作安全性受到挑战,因此使用这种方法的成功受到很大限制。
       最近,已经进行了一些尝试来开发粉末床喷墨3D打印和熔丝制造(FFF)技术,然后进行烧结步骤,以替代SLM。然而,尚未报道利用这些技术来制造拓扑有序的多孔Mg支架。Zadpoor解释说:“由于镁粉在高激光能量下具有高度可燃性,因此操作安全是制造镁支架时遇到的主要挑战。使用更高的激光功率还会增加镁蒸发的机会,并在SLM过程中产生明显的热梯度,从而使制造过程变得昂贵。”

300多亿美元的内窥镜市场,3D打印有哪些应用切入点?

300多亿美元的内窥镜市场,3D打印有哪些应用切入点?

  内窥镜属于微创医疗器械,就像医生的“眼睛”能够有效地帮助医生“看清“病灶。微创手术的普及与临床诊断需求推动内窥镜进入快速发展时期。据Markets and Markets报告显示,2019年全球内窥镜的市场容量约为256亿美金,将以6.6%的复合年增长率增长,到2024年将达到352亿美金。根据中国医疗器械行业协会数据,2018年,我国内窥镜市场容量达到278亿元,内窥镜配套器械市场规模更大,达500亿元。[1]

GE动态控制3D打印-增材制造过程的专利获得通过

GE动态控制3D打印-增材制造过程的专利获得通过

LLNL国家实验室的金属增材制造加速认证总监Wayne King在GE打造的Industry in 3D系列脱口秀访谈节目中,谈到依靠人类的经验来进行加工质量提升,这个过程是充满痛苦和煎熬的。这种基于人的经验加工技术将要被基于科学的加工技术所替代,他认为前置反馈将要颠覆当前的3D打印现状。

       前置反馈像3D打印设备的大脑,“告诉”打印机如何做避免错误。利用所能得到的最新信息,进行认真、反复的预测,把计划所要达到的目标同预测相比较,并采取措施修改计划,以使预测与计划目标相吻合。如今,根据3D科学谷的市场观察,GE有关动态地控制3D打印-增材制造过程的专利获得通过,这其中的核心正是前置反馈。

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。

火星探测器天文1号背后的3D打印故事

火星探测器天文1号背后的3D打印故事

中国3D打印网8月7日讯,我国宣布从文昌航天发射中心成功发射“长征5号”运载火箭,这是一种多级运载工具,将“天文1号”火星探测器带入了红色星球的轨道。重型火箭于7月23日起飞,其特征是在Farsoon HT1001P 3D打印机上增材制造的一组聚合物静电发射裙。长征预计将在2021年2月到达火星轨道,而探测器将在5月的某个时候降落。

天文一号远征队
  天文一号远征队。图片来自中国国家航天局。
3D打印Long March-5
          这座长57m的动力舱的设计目的是将25吨有效载荷运送到低地球轨道,将14负重进入地球同步转移轨道。它的直径为5m,具有四个3.35m的助推器。这是一种多级飞行器,这意味着助推器一旦消耗完所有燃料并将有效载荷从地球引力中拉出,便会分开。3D打印的射击裙对于分离过程至关重要。它们构成了圆柱形级间结构的一部分,该结构沿火箭的15.7m圆周排列。它们在平台和后支撑环之间提供了临时的结构介质,以保护解锁装置,从而使有效载荷能够安全地与助推器分离。
         长裙工程师认为裙板在苛刻的操作条件下需要非常耐用,因此最终选择了Farsoon的高性能FS 3300PA材料,这是一种具有出色机械性能的PA1212基粉末。为了制造最终用途的零件,工程师还选择了Farsoon最大的聚合物HT1001P SLS 3D打印系统,其体积为1000 x 500 x 450mm。较大的裙边结构被分解为50个单独的370 x 100 x 125mm的零件,并在短短48小时内完成了印刷。组装后,圆形裙边具有出色的韧性,易于组装以及出色的防水性。

静态射击裙3D打印在Farsoon HT1001P上。图片来自Farsoon。
 2020年及以后的太空探索
         自发射以来,天文1号探测器已经成功进行了第一次轨道校正。它已经旅行了340多个小时,目前距地球约300万公里。根据中国国家航天局的数据,天文一号将是第一次完成一次轨道着陆和无人飞行任务的火星探险,这将巩固太空探索史册中的增材制造技术。
        美国航天局(NASA)最近在7月30日发射了火星2020恒星漫游车,中国也不是唯一一个盯着红色星球的人。伴随它的是新的火星直升机,这是一项技术演示,用于测试火星大气层中的首次动力飞行。这两人预计将于2月18日降落,他们将在火星上收集岩石和土壤样本以进行检查的同时,寻找古老星球关于生命的迹象。

火星2020恒心漫游者
  火星2020恒心漫游者。图片来自NASA。
        中国早在5月就曾使用其长征-5火箭发射“太空3D打印机”和3D打印的CubeSat部署机进入低地球轨道。结果,它能够在空间的微重力下完成第一套3D打印测试-两个3D打印的碳纤维零件。

从“削骨适金”到“私人定制”:3D打印助力攻克骨科难题

从“削骨适金”到“私人定制”:3D打印助力攻克骨科难题

     随着我国人口老龄化进程加快,骨科疾病患病率明显提高,膝关节、髋关节、脊柱等骨科疾病发病量逐年增长,导致骨科产品的市场需求日益旺盛。作为中国骨关节行业的领导者,爱康医疗抓住市场需求持续增长的机遇,凭借领先技术和多样化的产品,稳步推动业务发展。

       爱康医疗是国内关节假体市场份额排名第一的国产品牌,也是首家在中国市场推出国家药品监督管理局(NMPA)批准的3D打印金属植入物的骨科公司,经过多年持续的研发投入,现已有5款3D打印的骨科植入物获得了国家药品监督管理局批准的注册证,而这五款产品都是由GE增材制造部门提供的设备打印成型的。在国内,爱康医疗的3D打印产品获得了骨科医生的广泛认可,覆盖众多三级医院。2019年,爱康集团3D打印产品实现销售收入人民币1.23亿元,与2018年相比增长了76.5%。
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仿真与3D打印重塑超音速飞行未来的单座测试飞机

仿真与3D打印重塑超音速飞行未来的单座测试飞机

  2019年6月,美国武器开发商雷神公司(Raytheon)宣布与诺格公司(Northrop Grumman)合作开发一种称为吸气式高超音速概念的武器(HAWC),两公司合作的产品已准备好进行首飞,其中诺格负责制造超燃冲压发动机,雷神则制造飞行器。诺格公司打算完全通过3D打印的方式来制造超燃冲压发动机全部的零件,这是全球首例。

巴基斯坦使用3D打印优化可控制剂量的抗生素片剂

巴基斯坦使用3D打印优化可控制剂量的抗生素片剂

  中国3D打印网7月5日讯,来自旁遮普大学,米尔普尔科技大学,巴哈丁·扎卡里亚大学和拉合尔女子大学的研究人员已经通过3D打印优化了可控制剂量的抗生素片剂。研究小组利用融合沉积建模(FDM)技术,以3D打印了相同大小的药片,但填充物和药物浓度的百分比却不同。研究小组确定了抗生素的释放速度与片剂的填充百分比之间存在直接联系,这使他们能够通过调整其打印参数来控制其剂量。该技术的未来应用可能会导致针对抗生素患者的个性化药物的开发,并提高重症患者的临床疗效。
 巴基斯坦研究人员使用FDM 3D打印技术制造了具有不同填充百分比的药片

  巴基斯坦研究人员使用FDM 3D打印技术制造了具有不同填充百分比的药片(如图)。图片来自《未来医学》杂志。
  3D打印的抗生素应用
        抗生素是临床医生与病原体抗争和管理重大疾病的重要武器,具有增强患者护理甚至降低死亡率的潜力。采用最佳剂量方法对于获得这些益处以及抑制耐药性病原体的发展至关重要。
        理想情况下,这些药物的剂量应根据患者情况定制,并针对特定疾病,以避免过量或不足的风险。尽管目前这在商业上不可行,但制药公司正越来越多地转向替代制造方法来开发可定制剂量的片剂。
       使用3D打印来生产药物的优势在于,它允许以逐层方式构建不同的几何结构,并且在数字模型的指导下,可以控制剂量的释放。其他研究人员已经对3D打印测试了多种AM方法,但是巴基斯坦团队选择了FDM,因为它具有准确性,适应性和成本效益。此外,FDM简化了开发过程并提高了剂型的内置质量,使其成为生产定制药物递送系统的诱人技术。
        该团队使用FDM 3D打印,试图控制广谱抗生素盐酸环丙沙星(ciprofloxacin-HCl)的剂量。该药对复杂的尿液,严重的下呼吸道,胆囊和腹腔内感染均有效。但是,为了有效抵抗这些疾病,每个患者的合适剂量将取决于疾病的进展程度以及年龄和体重等因素。此外,该药的强度变化很少,只能在市场上买到,并且在医院环境下进行批量购买既不可行也不经济。结果,研究小组开始开发具有不同剂量的环丙沙星盐酸盐片,以优化其对多种感染的功效,并使之可针对每个患者进行定制。
 研究小组发现,填充量为25%的片剂的机械强度为340至400N,而更高百分比的片剂的机械强度接近495N
  研究小组发现,填充量为25%的片剂的机械强度为340至400N,而更高百分比的片剂的机械强度接近495N。图片来自《未来医学》杂志。

新功能、新性能,3D打印推动下一代卫星光学镜面制造

新功能、新性能,3D打印推动下一代卫星光学镜面制造

    光学系统器件需要能够满足高刚度、高强度和高稳定性的需求,从而能够承受恶劣的机械和热环境,并确保光学性能。尽管传统的光学组件制造工艺已经达到了极高的技术水平,但仍属于劳动密集型产业,在保证光学系统性能方面仍存在挑战。

       增材制造技术能够简化光学器件的制造流程,缩短交货期并降低材料消耗。更重要的是,增材制造技术能够实现功能集成的优化设计方案,尤其在卫星光学系统制造领域,增材制造技术能够满足用户对轻型光学系统不断增长的需求,并实现下一代高附加值光学器件的制造。

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