3D打印泡沫材料的突破可能有助于推進(jìn)和改進(jìn)潛艇，使水下工藝品能夠在更大的深度上進(jìn)行探索。

來(lái)自紐約大學(xué)Tandon工程學(xué)院的材料科學(xué)研究人員團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種3D打印語(yǔ)法泡沫的方法，這種復(fù)合材料用于汽車，飛機(jī)，船舶和潛艇制造業(yè)的一系列應(yīng)用。

復(fù)合泡沫材料由微小空心陶瓷或玻璃球與環(huán)氧樹(shù)脂或塑料樹(shù)脂材料的混合物組成。這種材料在制造業(yè)中很受歡迎，因?yàn)樗膹?qiáng)度，重量和輕便性都令人難以置信。 （可以理解，這三個(gè)特點(diǎn)使得它在潛艇生產(chǎn)中特別有用。）

紐約大學(xué)的科學(xué)家們認(rèn)為，3D打印語(yǔ)法泡沫的能力可以使更復(fù)雜的部件的生產(chǎn)具有更好的抗壓性和物理性能，從而改進(jìn)目前使用的注塑成型泡沫塑料部件的方法。

注塑泡沫塑料雖然效果很好，但要求在成型后要連接和連接部件，正如研究人員所說(shuō)的那樣，“引入薄弱環(huán)節(jié)”。另一方面，增材制造將使3D打印成為可能。復(fù)雜的部件，從而提高了部件的整體強(qiáng)度。

3D打印語(yǔ)法泡沫的工作原理是什么？令人驚訝的是，研究團(tuán)隊(duì)能夠開(kāi)發(fā)出可以使用現(xiàn)成的3D打印機(jī)進(jìn)行處理的復(fù)合泡沫絲。

就長(zhǎng)絲開(kāi)發(fā)而言，這是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。正如該小組在最近發(fā)表的一項(xiàng)研究中解釋的那樣，在創(chuàng)建3D可打印的燈絲方面面臨著一些挑戰(zhàn)，包括阻止泡沫的微球體在打印過(guò)程中被破壞或堵塞打印機(jī)噴嘴。

最后，他們創(chuàng)造了一種由高密度聚乙烯塑料（HDPE）制成的可印刷長(zhǎng)絲和由回收的粉煤灰（煤燃燒的廢副產(chǎn)品）組成的微球體。除了可印刷性外，復(fù)合泡沫材料也是完全可回收的。

該項(xiàng)目的機(jī)械和航空航天工程副教授Nikhil Gupta解釋說(shuō)：“我們的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)一種可用于商業(yè)打印機(jī)的燈絲，而不需要改變打印機(jī)的硬件?！眳⑴c該項(xiàng)目的許多參數(shù)影響印刷過(guò)程，包括印版材料，溫度和印刷速度，找到一套最佳的印刷條件是使高質(zhì)量印刷成為可能的關(guān)鍵。

開(kāi)發(fā)長(zhǎng)絲的一個(gè)關(guān)鍵要素是找到空心微球適當(dāng)?shù)某叽?，使其能夠容易地穿過(guò)打印機(jī)噴嘴而不會(huì)堵塞。最終，微球體的直徑范圍為0.04毫米至0.07毫米，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的1.7毫米打印機(jī)噴嘴。

此外，科學(xué)家們不得不弄清楚如何將HDPE樹(shù)脂與微觀結(jié)構(gòu)混合在一起，不會(huì)完全破壞和壓碎中空形狀。

Gupta的博士生和研究負(fù)責(zé)人之一的Ashish Kumar Singh說(shuō)：“我們希望添加盡可能多的空心顆粒，以使材料更輕，但顆粒數(shù)量更多意味著更多的顆粒會(huì)在加工過(guò)程中破裂。 “首先在長(zhǎng)絲制造過(guò)程中，然后在3D打印過(guò)程中，空心顆粒的存活需要大量的過(guò)程控制。”

令人印象深刻的是，3D打印的復(fù)合泡沫材料已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，據(jù)報(bào)道在拉伸強(qiáng)度和密度方面與注塑部件相當(dāng)。 Singh補(bǔ)充說(shuō)：“結(jié)果表明，3D打印的復(fù)合泡沫組件的性能與廣泛使用的相同材料的傳統(tǒng)注塑件相當(dāng)。

目前，該團(tuán)隊(duì)正在優(yōu)化可在特定深度運(yùn)行的潛艇的發(fā)展材料。

這項(xiàng)研究最近在JOM雜志，“礦物學(xué)報(bào)”，“金屬與材料學(xué)會(huì)”上發(fā)表了兩篇獨(dú)立的論文：“句法泡沫的增材制造：第一部分：花絲的開(kāi)發(fā)，性能和回收潛力”和“句法增材制造泡沫：第2部分：試樣印刷和機(jī)械性能表征。

紐約大學(xué)Tandon機(jī)械工程系的團(tuán)隊(duì)與來(lái)自印度Surathkal的卡納塔克邦國(guó)家技術(shù)研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作。