日前，来自阿布扎比Masdar科学技术研讨院的研讨人员刚提交了一份众所周知的3D打印专利恳求。恳求方针为一种3D打印超强轻量级“结构式泡沫”结构的新方法。“结构式泡沫”结构能够运用包含塑料和组成材料在内的各种材料。

“结构式泡沫”结构能够运用包含塑料和组成材料在内的各种材料

    由于其一同的蜂窝结构，这些3D打印结构或许会在航空航天、医疗和汽车工业领域被用来制造机器。它们甚至能够通过编程来完结出色的热、电或机械性能，这为其愈加广泛的运用奠定了基础。

    该研讨院器械与材料工程副教授Rashid AbuAl-Rub教授解释道，他们的泡沫结构的关键点在于其内部的3D打印几何结构，或又被称为内部结构。类似于为埃菲尔铁塔供应支撑力气和平衡的格子状钢横梁和支柱，这些蜂窝结构通过90%是由空气构成的内部几何结构完结力气支撑。

    “我们并没有发明新材料，相反，我们只是在从头构建已有材料，比方钢和塑料。通过改动材料的内部几何结构，我们能够完结想要的特性，如硬度、导电性、多孔性等。”Abu Al-Rub教授说。他们现已运用电脑模型生成了不可胜数种不相同的泡沫结构，而每种都有一同的几何特性。

    甚至泡沫结构的多孔性也能通过电脑模型完结，而这将成为控制气体和液体流量分配的完美选择。研讨人员认为它也能被用于石油和天然气控制、海水淡化和废水处理等。

    “泡沫结构能够被用来最大极限的前进气体流量，前进催化式排气净化器的转化功率然后削减汽车发动机发作的温室气体的排放。”Oraib Al-Ketan教授补偿道。

    当然，用泡沫结构的建筑自身就格外凌乱，因而使创造也变得好不容易。3D打印现已在改动几何公约，而泡沫3D打印技术让3D打印在这方面走得更远。从纳米规范、比人类头发细一万倍的精度到微观规范(用毫米测量)的任何地方，3D打印让悉数皆有或许完结。

    “关于如何计划材料，我们现已形成了一个形式。如今，我们依据材料的现有化学构成、结构和相应特性来计划材料。而我们则首要注重你在产品运用中所需要的材料特性，然后运用我们的专属计划方法来优化材料结构和它的内部几何结构，然后得到你所需要的特性。”AbuAl-Rub教授说道。

    该团队认为他们的3D打印结构能够让任何依赖于超强轻量级传导材料的工业功率更高，如动力、水和石油天然气工业。

    三菱公司正在研发五轴增材制造技术

    三菱电机研讨实验室(MERL)正在运用5轴增材制造技术——即5D打印来制造强度要比惯例3D打印强3至5倍的部件。

    所谓的五轴增材制造，即在3D打印头运动的X/Y/Z3个轴以外又增加了两个轴来控制打印床的运动，也即是打印床能够来回歪斜，然后把总轴数增加到了5个。别的，这些5轴3D打印机运转方法也与我们多见的3D打印机不相同，不再规整地将一层层材料平整地堆叠起来。

    MERL高级首席研讨科学家William Yerazunis近来做了一个实验来展示5轴增材制造的优点在哪里。这位三菱的专家首要运用规范的3D打印机(只需三个轴)打印出了一个小型塑料压力盖。由于其均匀的分层结构，这个3D打印的盖子明显弱于注塑制品。这个盖子的全部层都是平的，压力很简单沿着单薄的层间联络处将盖子扯开。

    可是，Yerazunis依然运用相同的3D打印机和材料就有效地前进了3D打印部件的强度。其隐秘在于选用五轴增材制造的改动了每层的堆积方法。为了证明这一点，Yerazunis和他的研讨团队接着运用他们的“5D打印”方法运用相同的CAD模型，制造了相同的压力盖，却获得了更强的结构。

    “假设我们考虑到来自内部的力气，并将堆积的每层材料从平面改成沿着压力盖最大应力线的曲面，我们就能够将它强度前进到3到5倍，而且运用的材料也削减了25%。”Yerazunis说。

    不出所料，5D打印的压力盖要比3D打印相同形状的压力盖要好的多：3D打印压力盖能够反抗大约0.1MPa的压力，而5轴增材制造的压力盖则能够接受3.7MPa的压力。这就大幅增加了强度，一同削减了材料的运用。

    “不过5D打印确实需要进行大量的分析，而且它需要知道打印部件的用处。”Yerazunis说。“但当你能够用它将一个部件的强度增加五倍的话，为此做出一些改动仍是值得的。”