近日，英國(guó)倫敦布魯內(nèi)爾大學(xué)的Eujin Pei和Giselle Loh討論了如何控制材料特性和材料行為來(lái)支持功能的集成。

Eujin Pei和Giselle Loh合作開(kāi)發(fā)功能分級(jí)添加劑制造（FGAM）

3D打印通常用作生產(chǎn)具有幾何自由度的部件，并使操作員能夠完全控制生產(chǎn)過(guò)程鏈。我們預(yù)測(cè)，在未來(lái)五年，功能分級(jí)添加劑制造（FGAM）的前景將使我們能夠?qū)Ｗ⒂谝圆牧蠟橹行牡闹圃欤怀鲲@示結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系。

該方法的特征在于同時(shí)合成和致密化三維物體，所述三維物體由預(yù)定組織的沉積材料驅(qū)動(dòng)，而不僅僅是其形狀和形式。

為什么功能分級(jí)添加劑制造重要？

FGAM是一種集成設(shè)計(jì)方法和一個(gè)模型化的技術(shù)框架，用于模擬、分析和制造組件，其特征在于組成和結(jié)構(gòu)在體積上的逐漸變化，對(duì)應(yīng)于多個(gè)不斷變化的功能約束。

FGAM部件從其屬性層次獲得其多功能狀態(tài)，可以通過(guò)映射性能要求并在整個(gè)3D空間中分配材料結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

FGAM建立了從輪廓建模（基于幾何和形狀）到材料性能（基于功能參數(shù)）建模的根本性轉(zhuǎn)變。FGAM的目標(biāo)是制造基于性能的幾何組件，由其分級(jí)屬性和材料行為驅(qū)動(dòng)，以支持功能的集成。

使用添加劑制造來(lái)改變微觀結(jié)構(gòu)

使用FGAM可以實(shí)現(xiàn)諸如改變玻璃化轉(zhuǎn)變水平、密度、彈性和半透明度等性能。微結(jié)構(gòu)相的差異有助于單一成分內(nèi)不同的材料性質(zhì)。

簡(jiǎn)而言之，功能分級(jí)添加劑制造（FGAM）被定義為單個(gè)添加劑制造過(guò)程，其使用材料的漸變混合或控制材料的密度以在一個(gè)部件內(nèi)制造具有可變特性的自由形狀物體。

對(duì)于當(dāng)前的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），現(xiàn)有的局限性在于采用數(shù)字實(shí)體（編程、設(shè)計(jì)和仿真），可以準(zhǔn)確描述材料的微尺度特性并生成刀具路徑進(jìn)行制造。

用于AM技術(shù)的當(dāng)前CAD工具仍然相當(dāng)傳統(tǒng)，并且在這種文件格式中沒(méi)有考慮到重要的信息。

對(duì)于發(fā)展FGAM技術(shù)，需要一種全新的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）分析方法，模擬和管理本地組成控制（LCC）的材料信息。

據(jù)悉，Eujin是Brunel Design的理學(xué)學(xué)士產(chǎn)品設(shè)計(jì)和理學(xué)士產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程課程的項(xiàng)目總監(jiān)。他是特許工程師（CEng）和特許技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師（CTPD）。他在英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）主持了AMT/8，出版了添加劑制造國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

Giselle Loh是倫敦布魯內(nèi)爾大學(xué)博士研究生。Giselle目前正在研究功能分級(jí)添加劑制造和4D打印。

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