3D 打印中的材料科學(xué)進(jìn)展

3D 打印的形式、形狀和物體在幫助開發(fā)具有獨(dú)特屬性、成本更低、時間更短、適用于許多不同行業(yè)和應(yīng)用的引人注目的產(chǎn)品方面取得了巨大進(jìn)步。隨著其他技術(shù)（例如材料科學(xué)的進(jìn)步）的進(jìn)步，3D 打印在其應(yīng)用和解決的問題方面更具價值。

合金開發(fā)

鈦是一種堅(jiān)固、耐腐蝕、重量輕的材料，但在遇到人體骨骼和組織時存在一些缺點(diǎn)。當(dāng)我們有根管時，它被用來修復(fù)破裂的骨頭、融合脊柱和坐在我們的牙齒中，研究人員正在研究性能更好的新材料。華盛頓州立大學(xué)正在開發(fā)新的合金，用于將有機(jī)植入物植入人體，這種合金性能良好且風(fēng)險不如鈦。

在該大學(xué)的網(wǎng)站文章中，機(jī)械與材料工程學(xué)院教授 Amit Bandyopadhyay 正在努力開發(fā)可用于 3D 打印的此類合金。

“通過 3D 打印，我們實(shí)際上可以返回并開始重新設(shè)計(jì)這些具有特定用途的合金，這就是它的美妙之處，”Bandyopadhyay 在文章中說?！拔覀儗⒃谖磥硎昕吹礁鞣N新合金將使用 3D 打印進(jìn)行設(shè)計(jì)。

它不僅僅是一個塑造形狀的平臺。它也是一個為特定應(yīng)用創(chuàng)建新作品的平臺?！?/p>

他補(bǔ)充說，3D 打印是一種顛覆性技術(shù)，能夠按需打印結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時調(diào)整打印過程的化學(xué)和控制，并根據(jù)特定功能定制完成的打印形式。當(dāng)然，這可以以具有吸引力的成本、在更短的時間內(nèi)執(zhí)行，并且無需傳統(tǒng)制造足跡的大量資本投資。他們的研究特別關(guān)注 3D 打印的使用，作為新材料可能非常具體和定制的一種手段，并用作 3D 打印機(jī)的原料，以滿足人類植入物的獨(dú)特和雄心勃勃的目標(biāo)。

華盛頓州并不是唯一一所專注于此的大學(xué)（很長一段時間）。許多其他人也是如此。

麻省理工學(xué)院開發(fā)了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的流程，該流程利用機(jī)器學(xué)習(xí)來優(yōu)化具有所需特性的 3D 打印材料。

Mike Foshey 是麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室 (CSAIL) 計(jì)算設(shè)計(jì)和制造組 (CDFG) 的機(jī)械工程師和項(xiàng)目經(jīng)理，他正在研究通過機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用人工智能、數(shù)據(jù)和優(yōu)化來找到具有更精確特性的更好產(chǎn)品。好像同時有兩種技術(shù)發(fā)展：3D 打印越來越大，打印材料越來越具有強(qiáng)度和耐腐蝕性等特定特性。與它們的發(fā)展同時，隨著材料科學(xué)研究和發(fā)展的進(jìn)步，偉大的事情即將出現(xiàn)。

在 MIT 網(wǎng)站上的一篇文章中，F(xiàn)oshey 闡述了這一努力。

“材料開發(fā)在很大程度上仍然是一個手動過程，”他說?！盎瘜W(xué)家進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，手工混合成分，制作樣品，測試它們，然后得出最終配方。但是，我們的系統(tǒng)可以在同一時間跨度內(nèi)進(jìn)行數(shù)百次迭代，而不是讓化學(xué)家在幾天內(nèi)只能進(jìn)行幾次迭代?！?/p>

正如文章所述，開發(fā)人員選擇成分，并將所需的化學(xué)成分指定到算法中。然后，他們定義開發(fā)的材料必須具有的機(jī)械性能。在創(chuàng)建新材料之前，該算法會計(jì)算出成分并計(jì)算屬性及其效果。

然后他們測試不同材料的實(shí)際性能。然后，通過機(jī)器學(xué)習(xí)，算法的迭代重復(fù)和學(xué)習(xí)，并最終為材料提供優(yōu)化、有效的配方。

材料的新前沿

當(dāng)我們使用科學(xué)、工程和數(shù)學(xué)來促進(jìn)科學(xué)、工程和數(shù)學(xué)發(fā)展時，這兩個教育機(jī)構(gòu)就體現(xiàn)了新材料和更好材料的潛力。創(chuàng)造方法來創(chuàng)造更好、更合適的材料，您已經(jīng)為 3D 打印創(chuàng)造了更多的方法，并在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)方面表現(xiàn)得更好。

圖片來自 McKinsey Digital 的頂級科技趨勢

麥肯錫在一篇關(guān)于未來技術(shù)趨勢的文章中強(qiáng)調(diào)了這些可能性：“考慮到制造商將 3-D 或 4-D 打印與下一代材料相結(jié)合，為自己生產(chǎn)供應(yīng)商以前提供的東西并消除需要備件?！?/p>

由于科學(xué)和工程，未來的道路帶來了許多新的可能性，因?yàn)闉?3D 打印開發(fā)了更好、更合適的材料。

注：文章由樂知模型-360scn.com編輯發(fā)布轉(zhuǎn)載請注明出去

關(guān)鍵詞： 打印中的材料科學(xué)進(jìn)展 bandyopadhyay 人工智能 3d打印