【推荐】2022年高分子3D打印材料高峰论坛最新日程墨d科技有限公司

Vicky 2025年03月01日 09:10 0

3D打印相比于传统制造方法具备制造周期短成型不受制件结构复杂程度限制，以及节省材料能源等优势，前景利好。结合我国“十四五”规划，未来政策利好推动行业高速发展。为促进3D打印技术高分子材料领域的发展，特于2022年8月12-14日在宁波隆重召开“2022高分子3D打印材料高峰论坛”！

以下是主办单位发布的最新论坛日程。

论坛信息

（一）论坛时间：

2022年8月12-14日

（二）论坛地点：

宁波.东港喜来登酒店（宁波鄞州区彩虹北路50号）

（三）组织机构：

主办单位：

中国材料研究学会高分子材料与工程分会

高分子材料工程国家重点实验室（四川大学）

深圳大学增材制造研究所

DT新材料

承办单位：

宁波德泰中研信息科技有限公司

协办单位：

江苏集萃先进高分子材料研究所

南京墨分三维科技有限公司

上海盈普三维打印科技有限公司

赞助单位：

苏州永沁泉智能设备有限公司

杭州捷诺飞生物科技股份有限公司

广东伊之密精密机械股份有限公司

北京绿程生物材料技术有限公司（miniFactory）

支持媒体：

3D科学谷、南极熊、《中国材料进展》杂志、高分子凝胶新进展、生物医用材料进展、Engineering Reports、高分子凝胶与网络、材料化学快讯

论坛主席：

夏和生（四川大学教授）

论坛主题

工业领域专题：

1.不同陶瓷及其复合材料研发应用；

2.汽车航空领域新型材料和关键部件轻量化的研发及运用场景；

3.电子装备中柔性材料、形状记忆聚合物、软体机器人及可穿戴装备的研发进度与最新应用；

4.生物基环境友好材料的研发应用最新动态，新型材料打印和废料回收。

医疗领域专题：

1.骨修复再生生物材料，陶瓷定制生物材料打印，生物制造

2.不同材质医疗器械课题的研究和临床应用以及应用中提供的最新医疗科研打印解决方案

3.凝胶材料在医疗装备和临床抗菌的研究与场景应用

论坛议程

（备注：议程以现场为主）

酒店信息

论坛酒店名称：宁波·东港喜来登酒店

论坛酒店地址：宁波市鄞州区彩虹北路50号

酒店房间价格：喜来登大床/标间协议价均为400元/晚；波特曼大床/标间协议价均为320元/晚;

交通指南：

参会须知

签到时间：

8月12日 13:00-20:00（酒店大堂南侧签到处）

8月13日 07:30-08:30（国会厅门口）

2.会前领取：胸牌、餐券、会刊、中性笔；

3.为保证此次会议顺利召开，请大家全程佩戴参会证，方便进出；

4.此次论坛的资料在会议签到时凭名片领取，每人一份，不能代领；

5.本会场内禁止吸烟，为保持会场秩序和对发言代表的尊重，请大家将手机关机或是调至震动。

如您有任何问题或要求，请直接与接待处或论坛组委会联系。

防疫须知

非中高风险地区人员，出示健康码，行程码以及48小时内核酸检测证明即可进入宁波。会议期间需要全程佩戴口罩，组委会将为您提供免洗洗手液、喷洒酒精消毒液以及一次性口罩。

为方便出行，论坛参与人员出行之前请务必做好48小时内核酸检查，方便大家返程时检测需要，会议现场会设置核酸检测点。

备注：政策发布时间为8月2日，请在出行前查看宁波当地的防疫政策。

论坛报名通道

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

网站投稿 l 发送至2509957133@qq.com

管状结构设计的特点是相同方向的中空或流动通道。这种设计技术被自然界中几种非凡的吸能材料所认可，包括竹子、马尾植物、甲虫和肌腱。

当在微/纳米尺度上观察时，可以在细胞壁、血管等结构中发现小管。管的半径、体积分数和壁厚是影响机械性能的关键因素。管子设计的典型能量吸收机制包括屈曲、弯曲、塌陷和分层。最后，小管已经证明可以通过变形过程促进能量吸收以及在小管壁解体时开裂来提高抗冲击性。

圆形管是最广泛使用的几何形状，因为它们具有高强度、刚性、柔韧性且易于生产，并且具有高能量吸收能力。

本期谷.专栏结合将结合《Lessons from nature: 3D printed bio-inspired porous structures for impact energy absorption – a review》这篇论文，解读模仿自然结构可帮助开发更有效的圆形设计，并增加能量吸收能力。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860422004432?dgcid=rss_sd_all#

多孔结构-来自大自然的灵感

l 竹子

竹子具有独特的结构，由带有对称节点的圆柱组成。竹子的整体刚度/质量比大于金属材料，例如钢和铝。竹树可以承受由风施加的力产生的高弯曲应力。

比一些传统材料具有更高的弯曲和抗压强度，竹节也更耐开裂。形成多孔结构的竹子血管系统由相互连接的通道和具有薄壁细胞梯度分布的多细胞网络组成。这种模式具有设计可以模仿竹子的机械性能的薄壁结构的潜力。

竹子的内部结构

然而，薄壁管具有一些限制，例如其横向能量吸收低、折叠时稳定性低（取决于压头的曲率）、横向刚性差。由于结构在屈曲模式下失效，特别是对于具有大 L/D 比的管子，管子在轴向压缩时的稳定性较低。

竹管与薄壁管的相似之处在承载、结构和功能方面为薄壁管的设计提供了灵感和参考。

竹子的多孔结构

为了创建有效的能量吸收结构，科学家提出了一种受竹子启发的多细胞管 (BMT) 并进行了数值研究。BMT 由四根相互连接的圆形管组成。结构横截面的灵感来自竹血管系统。仿生多细胞管从外到内每层有18、9和4个管，模仿竹子的血管梯度分布。当使用非线性有限元法 (FEM) 进行模拟时，结果表明仿生设计在横向和轴向冲击载荷下具有四倍的比能量吸收 (SEA)。

模仿竹维管束的梯度分布，科学家们还开发了另外一种仿生设计，数值结果表明，仿生结构的承载能力是常规管设计的 1.24 倍。

另一方面，使用线切割放电加工（WEDM）制造竹子灵感的蜂窝管状结构，对这些样品以高达 4.4 m/s 的冲击速度进行落锤冲击试验。得出的结论是，该结构的最大比能量吸收高于传统金属蜂窝结构。

马尾植物

在马尾植物中发现了中空的多细胞结构，这些多孔结构能够承受风等横向载荷条件]。因此，马尾结构已成为开发一些仿生结构的基础。

科学家通过 LS-DYNA 的非线性有限元方法研究了马尾仿生多细胞管 (HBMT) 在低应变率下三点弯曲下的性能，根据他们的数值研究，单元数、内壁、直径和壁厚对结构的耐撞性有显着影响。

马尾植物的多孔结构

为了升级设计，在最近的一项研究中，在设计中引入了泡沫结构，以 15 m/s 的冲击速度进行了实验性横向冲击试验。基于对新设计的分析，发现仿生结构的泡沫密度和壁厚对其耐撞性有显着影响。当使用 0.5 g/cm3 的泡沫密度和 3 mm 的管厚进行建模时，仿生结构的比能量吸收为 1.6 kJ/kg。结果再次表明，仿生结构的性能优于传统的泡沫填充圆形薄壁结构。

甲虫前翅

甲虫前翅中小梁的内部结构也具有可模仿的多孔结构。科学家们提出了两种基于瓢虫内部结构和日本甲虫前翅的新型仿生多细胞管。新型管由蜂窝和圆形管组成，其中圆形管位于蜂窝壁的中心。

采用铝合金制造了两种仿生结构的能量吸收特性，并使用非线性有限元软件LS-DYNA通过比较原始蜂窝结构在轴向冲击载荷下的能量吸收特性进行了研究。在 500 kg 的重量和 10 m/s 的速度下进行动态加载。结果表明，仿生设计的比能量吸收高于传统的蜂窝结构。

(A) 甲虫前翅 (B) 日本甲虫前翅的微观结构

(A) 由蜂窝和圆形管组成的仿生多细胞管 (B)具有不同位置圆管的仿生多细胞管 (C) 具有不同横截面的空心圆柱体中的圆形管 (D) 具有四边形、六边形和八边形的仿生多细胞管节。

科学家们模仿瓢虫前翅的特征，并引入了由不同多边形横截面组成的各种圆形管，这些圆形管被设计为空心圆柱形结构，结果表明，当管的直径在 18.13 毫米和 23.56 毫米之间时，规则的六边形仿生设计表现出优异的比能量吸收特性。这项研究是通过数值模拟进行的。

其他研究人员也尝试模仿管状多孔结构研究了一系列具有四边形、六边形和八边形截面的仿生设计，以了解圆管位置在设计截面内的影响，管的顶端用刚性板以10 m/s的恒定速度压缩。结果表明，四边形 (29.94 kJ/kg)、六边形 (33.86 kJ/kg) 或八边形 (36.09 kJ/kg) 截面的比能量吸收 (SEA) 高于无管设计 (22.99 kJ/kg)公斤）。

肌腱

肌肉主要通过肌腱与骨骼相连，肌腱是有助于运动的柔软而厚实的结构。肌腱的解剖结构体现了自然界的等级制度。从纳米、微米到毫米的尺度定义了其横截面，肌腱纤维的强度和韧性受几种不同的损伤相关过程控制，这些过程在所有层次上运行。肌腱充当肌肉和骨骼之间的力传递结构。这具有在快速收缩肌肉时充当动态放大器的额外效果。

(A) 肌腱 (B) 仿生管模拟肌腱结构

仿生学设计上可以模仿类似于肌腱和肌肉中所见的管状分层管，这些管子是通过将较小的管子嵌套在层次结构较高级别的已建立的管子中而创建的。引入层次结构后，能量吸收能力显着提高，高阶层次部分实现了更大的增强。

管状结构的应用

根据3D科学谷的市场研究，管状结构在热交换器、人工血管、核能、泵、阀体等领域得到了广泛的应用，而结合3D打印，这一应用正在突破原来的瓶颈，颠覆原有的设计。

在热交换器领域，传统的热交换器包括大量的流体通道，每个流体通道都是使用板，条，箔，鳍，歧管等的某种组合形成的。这些部件中的每一个都必须单独定位，定向并连接到支撑结构，例如，通过钎焊，焊接或其他连接方法。这种热交换器的组装相关的制造时间和成本非常高，并且由于形成的接头数量，流体通道之间或从热交换器泄漏的可能性通常增加。而这种制造极限也限制了热交换流体通道及其中包括的热交换特征的数量、尺寸和构造。

根据3D科学谷的市场研究，GE开发了一款热交换器包括在管入口和管出口之间延伸的多个管，进气歧管包括：内壁和外壁，以及一个或多个挡板，挡板在内壁和外壁之间延伸，以将进气室分成多个流体通道，这些入口歧管和与入口歧管相同的出口歧管通过3D打印-增材制造的方式被制造为单个结构一体化部件。

在核能方面，为了解决成本问题，橡树岭的研究人员正在改进他们的 3D 打印气体管道到反应堆堆芯的设计，使用计划中开发的 3D 打印方法，可以使用碳化硅进行打印，碳化硅是一种耐火材料，具有高温和抗辐射性。

3D 打印使的开发人员能够使用一些高性能材料实现高度复杂的设计，例如用于冷却通道的设计，这在以前是不可能的。还可以使用新的材料，例如，使用碳化硅等材料，这样可以显着提高核反应堆的性能和安全性。关注3D打印多材料、多尺度和多功能仿生多孔结构，下一期，将进一步分享来自大自然的灵感：仿生多孔结构的蜂窝结构。

l 谷专栏 l

近日，由九州云箭出品的龙云液氧甲烷发动机完成了系列可靠性热试车考核。在该项目中，铂力特为九州云箭打印了旋转机械零部件、燃烧装置零部件以及发动机管路等零部件。

可靠性热试车画面

旋转机械、燃烧装置是液氧甲烷发动机的核心部件，其品质好坏对发动机整机性能和可靠性至关重要。其中旋转机械零件的特点是

控形难度高、流道表面粗糙度要求较高、零件局部结构后处理工艺难度较大。

旋转装置示意图

燃烧装置结构较为复杂，强度要求高，工艺要求较高。零件需要在高温或低温条件下工作，因此

对零件的耐高温性的要求较高。

燃烧装置示意图

发动机管路使用金属3D打印技术生产制造，可

突破原有设计边界

，实现零件的结构优化和轻量化，提高整机工作可靠性。

在打印前期，铂力特产品团队对所需零件的服役条件进行了充分的分析，选用了抗疲劳、耐腐蚀性良好的高温合金作为零件的材料，并根据零件的工艺特征确定了零件的尺寸、力学性能等关键数据，确保成形零件满足技术要求。基于对上述零件打印指标要求的分析，最终确定使用BLT-S400、BLT-S515、BLT-S600进行生产。

BLT-S400采用三激光器，成形效率高，且配置的智能模块让生产过程更智能、便捷。三光BLT-S400具有刮刀扭矩监测功能和铺粉质量检测功能等，可以自动识别打印过程中刮刀和铺粉的异常情况，在高效生产的同时保证零件的成形质量。

BLT-S515的成形尺寸为500mm×500mm×1500mm，突破高度极限，适合长轴结构零件。BLT-S600成形尺寸达到600mm×600mm×600mm，适合

回转体结构零件

。BLT-S515和BLT-S600的铺粉质量检测功能，可以识别打印过程中的多种铺粉异常情况，并根据数据库形成智能修复方案，保证零件成形质量；此外，BLT-S515和BLT-S600还具备多光束无缝拼接功能，可以保证各区域零件成形质量一致，确保成形零件的质量精度达到航天应用的品质要求。

蜜蜂创造的蜂巢是著名的天然生物灵感结构之一，蜂窝是一种多孔结构材料，具有令人难以置信的特性，例如高刚度重量比和强度重量比。蜂窝设计已用于各种工业领域，如航空航天、海洋和运输。它们表现出出色的性能，例如能量吸收能力和冲击保护。本期内容主要关注具有模仿自然的特殊几何形状的蜂窝，例如马蹄、蜘蛛网和柚子皮。

本期

谷.专栏

结合将结合《Lessons from nature: 3D printed bio-inspired porous structures for impact energy absorption – a review》这篇论文，解读模仿自然结构可帮助开发更有效的蜂窝结构设计，并增加能量吸收能力。

多种形式的蜂窝

3D科学谷在《蜂窝陶瓷的设计演进与3D打印应用案例》一文中分享过，开孔蜂窝结构以不同的形式存在于自然界中。如今，塑料、金属和陶瓷等多孔材料已在工业化生产中发挥作用。这些结构在高温下具有出色的性能，在恶劣环境下（酸性，碱性或氧化性）表现出稳定性以及出色的热机械性能（抗热震性）。由于其多孔性质，它们具有更高表面积和渗透性的流体相，因此适合应用在催化、太阳能收集、储热、热交换，辐射燃烧器等领域。

根据大连理工大学与清华大学有关先进蜂窝结构设计及力学性能提升方面的综述文章《Advanced honeycomb designs for improving mechanical properties: A review》，蜂窝是典型的多孔材料，具有平面内的二维单元阵列和平面外的平行堆叠，具有周期性拓扑分布的特征。蜂窝结构比其基体材料具有更高的孔隙率和更低的质量密度，因此具有很高的比刚度、比强度和比吸能。宏观尺度上的三种蜂窝设计策略包括分层级策略、梯度策略和无序策略。三种蜂窝结构的设计策略则包括混杂策略、弯曲策略和增强策略。

马蹄

蹄具有相当的多孔结构，并显示出有希望的能量吸收特性，能够承受高应力冲击条件。

根据3D科学谷的了解，科学家们设计了一种新的仿生蜂窝形状，由马蹄组成，研究旨在检查在平面外均匀压缩下发生的机械特性。

为了研究新型马蹄形蜂窝结构的力学行为，通过ANSYS LS-DYNA进行模拟实验。在模拟过程中，顶部刚性板被设置为以规定的 1 m/s 十字头速度向下移动。还使用参数分析进行了显示波幅、波数和单元壁厚度对平面外耐撞性影响的研究。

从数值模型中可以看出，与传统的蜂窝结构相比，添加马蹄蜂窝结构获得更高的比能量吸收。

(A) 不同截面的马蹄形蜂窝(B) 截面几何形状 (a) 正六边形蜂窝 (b)-(c) 一阶和二阶蜘蛛网蜂窝 (C) 柚皮启发的层次蜂窝结构和几何形状。

蜘蛛网

科学家们研究了原始单元中心的较小六边形，并通过直梁连接后续顶点，这在底层六边形网络中创建了蜘蛛网层次结构，科学家们还研究了这种新型仿生分层蜂窝结构的平面外耐撞性的实验数据开发和验证了有限元模型。

破碎过程由 ANSYS LS-DYNA 通过 400 kg 冲击器和 15 m/s 的规定速度进行数值模拟。蜂窝的基材是铝合金6060 T4。在刚度和能量吸收等机械特性方面，分层蜂窝也与普通蜂窝进行了比较。适当调整层次结构可以有效调节能量吸收能力。

研究结果表明，一阶蜘蛛网分层蜂窝的 SEA 增加了 62.1%，而二阶蜘蛛网分层蜂窝的 SEA 增加了 82.4%。

l 柚子皮

柚子（柑橘类最大水果）可重达 6 kg，并且生长在高达 15 m的树上，它们在落到地面时可以吸收大量动能，这是由于柚子皮具有多孔的层次结构从而能够消散能量。

在检查柚子皮内部结构-功能关系时，结合 X 射线断层扫描成像和数字体积相关表明，柚子皮独特的微观结构（即细胞连接的维管束）在柚皮的强度中起着至关重要的作用。

柚子皮具有独特微观结构，可用于构建一种新颖的分层蜂窝。科学家们通过设计一种新的仿生蜂窝结构来研究多孔结构材料的破碎行为，为了获得定量的结构-性质联系，科学家们使用了分析-数值方法。该方法基于参数研究来研究结构的替代层次顺序和厚度。

通过增加结构层次和修改柚皮蜂窝的几何尺寸，结构产生了更好的抗压性和能量吸收能力。与标准蜂窝相比，在面外和面内破碎过程中，分层蜂窝的比能量吸收 (SEA) 和相应的平台应力分别提高了 1.5 倍和 2.5 倍。

蜂窝结构激发3D打印应用前景

根据3D科学谷，3D打印在实现结构一体化和蜂窝状结构方面具备优势。最近的市场研究发现，航空航天领域，赛峰开发了带蜂窝结构的3D打印离心脱气器，通过3D打印，可以方便实现在径向上和在轴向上改变蜂窝结构的纹理和孔隙率，同时腔室和小齿轮形成单一件。

汽车领域，保时捷带蜂窝结构的电动机外壳实现了减重的技术追求，3D打印增材制造的合金外壳比传统铸造部件的重量更轻，由于功能集成和拓扑优化，外壳部件的重量减轻了约 40%，并将驱动器的总重量减少了大约 10%。还实现了更佳的刚度，由于只有通过增材制造才能实现的特殊结构，高应力区域的刚度增加了一倍。尽管连续壁厚仅为 1.5 毫米，但由于使用了点阵结构，电动机和变速箱之间的刚度提高了 100%。

医疗领域，3D打印技术能够实现更复杂的植入物设计，例如美敦力（Medtronic）最近推出的ARTiC-L脊柱系统上的蜂窝形状。

Artic-L 是美敦力使用 TiONIC 技术制造的第一款植入物。该植入物由钛制成，旨在供外科医生在脊柱手术中使用。3D科学谷在《盘点全球已商业化的3D打印椎间融合》介绍过，ARTiC-L是美敦力使用TiONIC Technology 3D打印技术制造的首个植入物。该植入物由钛合金材料制成，专为外科医生设计用于经椎间孔腰椎椎间融合术（TLIF）脊柱手术。植入物的3D打印蜂窝设计作用相当于骨传导支架，使骨生长到植入物中，并改善了整个植入物的机械负荷分布。

关注3D打印多材料、多尺度和多功能仿生多孔结构，下一期，将进一步分享来自大自然的灵感：仿生多孔结构的泡沫结构。

测量仪器上海

影像测量仪仪

影像测量仪器

财经大本营

【推荐】2022年高分子3D打印材料高峰论坛最新日程墨d科技有限公司

相关内容