德累斯頓工業(yè)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了用于熔斷器制造技術(shù)的磁性“智能TPU”

德累斯頓工業(yè)大學(xué)的研究人員已使用保險(xiǎn)絲制造（FFF）技術(shù)來(lái)配制和3D打印基于TPU的磁性彈性體長(zhǎng)絲。通過(guò)使用新穎的打印頭和磁場(chǎng)，該團(tuán)隊(duì)能夠在熱塑性彈性體基體中預(yù)先配置磁性顆粒，使其一旦被擠出就具有磁性。磁性“智能材料”術(shù)語(yǔ)“智能材料”是幾年前出現(xiàn)的，用于描述在配制后已進(jìn)一步功能化并具有特殊性能的材料。對(duì)于本研究中的長(zhǎng)絲，磁流變彈性體（MRE）是一種智能材料。研究人員認(rèn)為，將MRE的附加功能與低成本FFF技術(shù)帶來(lái)的設(shè)計(jì)自由相結(jié)合，可以解決各種機(jī)械問(wèn)題。 MRE主要有兩種類型：各向異性MRE和各向同性MRE。各向異性結(jié)構(gòu)描述了方向相關(guān)的特性，其中磁場(chǎng)被施加以預(yù)先配置磁性添加劑并使它們與磁場(chǎng)對(duì)齊。

這種特殊的結(jié)構(gòu)被鎖定在固化的基體中（熔融處理后），并且僅在一個(gè)平面上產(chǎn)生磁性。各向同性的結(jié)構(gòu)描述了沒(méi)有施加磁場(chǎng)的情況，因此磁性粒子隨機(jī)分布在整個(gè)矩陣中。磁性不僅分布在平面上還是在平面上太強(qiáng)，并且這種性質(zhì)與方向性無(wú)關(guān)。預(yù)制磁性TPU研究人員的目標(biāo)是使用FFF制造預(yù)制（各向異性）的MRE零件。他們向TPU Filaflex 82A添加了大于10微米的鐵粉顆粒。選擇最小尺寸是因?yàn)樗试S研究人員在研究新型復(fù)合材料MRE的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)使用計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）跟蹤單個(gè)顆粒。產(chǎn)生的原始材料是包含隨機(jī)分布的鐵粉顆粒的非結(jié)構(gòu)化復(fù)合長(zhǎng)絲。燈絲將繼續(xù)與新的打印頭一起使用。打印頭設(shè)計(jì)為在擠出過(guò)程中構(gòu)造鐵添加劑。為了對(duì)齊燈絲中的磁性材料，團(tuán)隊(duì)在加熱塊正上方的空間中安裝了兩個(gè)環(huán)形磁鐵。這樣，隨著燈絲變成其熔融形式，鐵添加劑將逐漸開(kāi)始使其自身與磁場(chǎng)對(duì)齊。量身定制的打印頭安裝在市售的Ultimaker 2+ 3D打印機(jī)中，細(xì)絲穿過(guò)該打印機(jī)。在對(duì)已打印樣品進(jìn)行CT處理后，觀察到其微觀結(jié)構(gòu)分布，研究人員證實(shí)，新的打印頭在打印前成功地在細(xì)絲中構(gòu)建了磁性添加劑。

該團(tuán)隊(duì)希望該方法最終將得到改進(jìn)，以生產(chǎn)用于醫(yī)學(xué)工程和軟機(jī)器人的最終零件。可以在標(biāo)題為“基于熱塑性聚氨酯的熔絲制成的場(chǎng)結(jié)構(gòu)磁性彈性體”中找到此研究的更多詳細(xì)信息。它由E. Dohmen，A。Saloum和J. Abel合著。長(zhǎng)絲的研發(fā)在增材制造領(lǐng)域非常重要，因?yàn)樵谏a(chǎn)專業(yè)和工業(yè)零件時(shí)，原材料與其使用的機(jī)器一樣重要。我們已經(jīng)看到公司和機(jī)構(gòu)繼續(xù)嘗試增強(qiáng)現(xiàn)有材料特性或完全開(kāi)發(fā)新的材料特性。今年早些時(shí)候，美國(guó)陸軍開(kāi)發(fā)了一種新的高強(qiáng)度聚合物長(zhǎng)絲，專門(mén)用于戰(zhàn)場(chǎng)上的關(guān)鍵任務(wù)部件。在北京，研究人員開(kāi)發(fā)了一種具有抗菌特性和淀粉的基于PCL的復(fù)合長(zhǎng)絲。