博鱼体育盖世汽车讯 据外媒报道，由多伦多大学（University of Toronto）应用科学与工程学院邹宇教授领导的研究团队正在该大学的第一个金属3D打印实验室推进金属增材制造领域的发展。

　　3D打印技术使用计算机辅助设计（CAD）以逐层构建材料，可以改善航空航天、生物医学、能源和汽车行业的制造。材料科学与工程系助理邹教授表示：“我们正在努力揭示增材制造过程背后的基础物理学，并通过其应用提高稳健性并创造新型结构和功能材料。”

　　与零件或组件由散装材料制成的传统制造不同，金属3D打印工艺可以在本地定制微观结构和材料构成，从而可以展现出不同的特性。

　　博士生Xiao Shang,表示：“例如，医疗植入物需要类似人骨的材料，这些材料的外部致密坚硬，但内部多孔。对于传统制造，这真的很难实现，但金属打印可提供更多的控制和定制产品。”

　　减材制造技术通常涉及去除材料以获得所需的最终产品。相比之下，增材制造通过添加材料层来构建新对象。在生产航空发动机部件、汽车生产工具部件、核反应堆关键部件和关节植入物等物体时，该工艺可显著减少生产时间、材料成本和能源消耗。

　　邹教授的金属3D打印机专门用于选择性激光熔化和定向能量沉积，这也是学术界和工业界都使用的两种基本金属增材制造技术博鱼体育。

　　首先，CAD软件用于创建对象及其图层的3D模型。然后，机器在每一层都会沉积一层非常薄的金属粉末，随后根据3D模型定义的几何形状，使用强大的激光将其熔化。

　　熔融金属凝固后，它会粘附到前一层或基材上。每层完成后，机器将重复粉末掺杂和激光熔化过程，直到打印完所有层并完成物体。

　　材料科学与工程系博士生Tianyi Lyu表示：“传统制造技术仍然非常适合大规模工业制造，但增材制造具有超越传统技术的能力，包括复杂几何形状的制造、快速原型制作和设计定制，以及材料特性的精确控制。”

　　例如，牙科专家可以使用选择性激光熔化技术，通过尺寸精度在几微米以内的精确3D模型，为特定患者定制假牙或植入物。快速原型制作还可以轻松调整义齿设计。植入物在不同的位置可能需要不同的材料特性，而3D工艺通过简单地改变工艺参数即可实现。

　　该团队还应用新颖的实验和分析方法来更好地了解选择性激光熔化和定向能量沉积印刷工艺。目前，该团队的研究重点是先进钢材、镍基高温合金和高熵合金，未来可能会扩大到钛和铝合金。

　　材料科学与工程系硕士生Ajay Talbot表示：“当今传统合金设计的主要瓶颈之一是创建和测试新材料所需的大量加工时间。这种类型的高通量设计对于传统制造方法来说是不可能的。”

　　通过定向能量沉积等增材制造技术，该团队正在迅速增加探索的合金系统的数量，通过添加或去除某些元素来改变打印过程中材料的成分。

　　材料科学与工程系博士生Jiahui Zhang表示：“我们也在朝着智能制造方向努力。在金属3D打印过程中，高能激光与材料之间的相互作用只持续几微秒。但是，在这个有限的时间范围内，多尺度、多物理现象会发生。而我们的主要挑战是获取数据来捕捉这些现象。”

　　在实验室中，高速红外摄像系统直接集成到金属3D打印机中。该团队还建立了一个基于打印机拍摄图像的原位监控系统，以分析和提取打印对象的关键特征。

　　Zhang补充说：“随着计算机视觉的发展，训练有素的深度学习模型可以自动完类视觉系统可以完成的一些基本任务，例如分类、检测和分割。”

　　当前增材制造工艺的一个问题是构建坚固可靠的3D打印机博鱼体育，以提供始终如一的高质量零件。为此，该团队正积极致力于应用机器学习和计算机视觉来开发完全自主的闭环控制3D打印系统，以检测和纠正增材制造零件中可能出现的缺陷。

　　邹教授表示：“正如我们所知，金属3D打印有可能彻底改变制造业。借助强大的自主系统，可以显著降低运行这些系统的成本，从而使金属增材制造在全球各行各业得到更广泛的采用。该过程还减少了材料和能源浪费，从而实现了更具可持续性的制造业。”

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