增材制造技术专业就业前景(增材制造技术应用)

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1. 介绍了不同应用场合下(电磁、声学、热、机械)的典型超材料及其设计方法;

2. 重点研究了超材料的制备及AM技术在超材料中的应用现状;

3. 讨论了目前超材料在设计方法上的局限性和现有AM技术的不足以及超材料的发展趋势。

MMs的优异性能主要是通过结构设计和多种材料的组合来实现的,传统的铸造、焊接、成型等加工方法费时费力,一些复杂的点阵结构甚至无法制造。由于AM技术的出现,使得MMs的制作和实验验证更加方便、高效。AM技术通过将物体的三维模型离散成若干薄层并逐层累加,在理论上可以制造出任何复杂的结构。此外,自1979年获得专利以来,经过近40年的发展,AM技术得到了极大的丰富,目前已有20多项AM技术被认可。此外,新技术仍在不断涌现。例如通过体积沉积和控制收缩的纳米级AM技术,可以同时使用多种功能材料。此外,还可以利用具有不同性质的材料,包括金属、半导体和生物分子。

根据成形材料的状态,AM工艺可分为线基、液基、粉基和液粉混合型。适用材料包括金属、聚合物和陶瓷,制造尺寸从纳米级到米级,可以极大地满足大多数MMs的超高要求。此外,AM技术可以通过自动控制软件和设备工作,这大大节省了劳动力。但需要注意的是,不同的AM技术具有不同的特点,如成形材料、尺寸、分辨率和表面质量都有显著差异。在MMs制造方面,需要根据所需材料的结构和特性选择合适的工艺。典型AM技术的制造特点(主要指制造尺寸和分辨率)和应用材料将揭示AM技术在制造各种尺寸的MMs方面的局限性。需要明确的是,虽然AM技术发展迅速,但在某些类型的MMs的制备方面仍存在一定的局限性,如超细纳米复杂结构、多材料体系、超大结构等。

近日,华中科技大学宋波团队以题为“A review of additive manufacturing of metamaterials and developing trends”在《Materials Today》上综述了各种超材料的基本原理、在各个领域的典型类型以及AM技术在其中的应用。总结了现有MMs和AM技术的局限性。本文强调AM技术是一种适合于MMs制作的方法,而对MMs的研究将促进AM技术的发展。

图1:根据功能对MM进行分类。

图2:一些典型增材制造技术的制造特点和应用材料。

图3:从(b-d)电子学到(e-h)光学不同频率的电磁斗篷的实现。

图4:声学斗篷。

图5:热超材料。

图6:机械超材料。

文章信息:

Junxiang Fan, Lei Zhang, Shuaishuai Wei, Zhi Zhang, Seung-Kyum Choi, Bo Song, YushengShi, A review of additive manufacturing of metamaterials and developing trends, Materials Today, 2021, ISSN 1369-7021.

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.04.019.

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