3D 打印中的材料科学进展

3D 打印的形式、形状和物体在帮助开发具有独特属性、成本更低、时间更短、适用于许多不同行业和应用的引人注目的产品方面取得了巨大进步。随着其他技术（例如材料科学的进步）的进步，3D 打印在其应用和解决的问题方面更具价值。

合金开发

钛是一种坚固、耐腐蚀、重量轻的材料，但在遇到人体骨骼和组织时存在一些缺点。当我们有根管时，它被用来修复破裂的骨头、融合脊柱和坐在我们的牙齿中，研究人员正在研究性能更好的新材料。华盛顿州立大学正在开发新的合金，用于将有机植入物植入人体，这种合金性能良好且风险不如钛。

在该大学的网站文章中，机械与材料工程学院教授 Amit Bandyopadhyay 正在努力开发可用于 3D 打印的此类合金。

“通过 3D 打印，我们实际上可以返回并开始重新设计这些具有特定用途的合金，这就是它的美妙之处，”Bandyopadhyay 在文章中说。“我们将在未来十年看到各种新合金将使用 3D 打印进行设计。

它不仅仅是一个塑造形状的平台。它也是一个为特定应用创建新作品的平台。”

他补充说，3D 打印是一种颠覆性技术，能够按需打印结构，可以实时调整打印过程的化学和控制，并根据特定功能定制完成的打印形式。当然，这可以以具有吸引力的成本、在更短的时间内执行，并且无需传统制造足迹的大量资本投资。他们的研究特别关注 3D 打印的使用，作为新材料可能非常具体和定制的一种手段，并用作 3D 打印机的原料，以满足人类植入物的独特和雄心勃勃的目标。

华盛顿州并不是唯一一所专注于此的大学（很长一段时间）。许多其他人也是如此。

麻省理工学院开发了一种数据驱动的流程，该流程利用机器学习来优化具有所需特性的 3D 打印材料。

Mike Foshey 是麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室 (CSAIL) 计算设计和制造组 (CDFG) 的机械工程师和项目经理，他正在研究通过机器学习应用人工智能、数据和优化来找到具有更精确特性的更好产品。好像同时有两种技术发展：3D 打印越来越大，打印材料越来越具有强度和耐腐蚀性等特定特性。与它们的发展同时，随着材料科学研究和发展的进步，伟大的事情即将出现。

在 MIT 网站上的一篇文章中，Foshey 阐述了这一努力。

“材料开发在很大程度上仍然是一个手动过程，”他说。“化学家进入实验室，手工混合成分，制作样品，测试它们，然后得出最终配方。但是，我们的系统可以在同一时间跨度内进行数百次迭代，而不是让化学家在几天内只能进行几次迭代。”

正如文章所述，开发人员选择成分，并将所需的化学成分指定到算法中。然后，他们定义开发的材料必须具有的机械性能。在创建新材料之前，该算法会计算出成分并计算属性及其效果。

然后他们测试不同材料的实际性能。然后，通过机器学习，算法的迭代重复和学习，并最终为材料提供优化、有效的配方。

材料的新前沿

当我们使用科学、工程和数学来促进科学、工程和数学发展时，这两个教育机构就体现了新材料和更好材料的潜力。创造方法来创造更好、更合适的材料，您已经为 3D 打印创造了更多的方法，并在实现目标方面表现得更好。

图片来自 McKinsey Digital 的顶级科技趋势

麦肯锡在一篇关于未来技术趋势的文章中强调了这些可能性：“考虑到制造商将 3-D 或 4-D 打印与下一代材料相结合，为自己生产供应商以前提供的东西并消除需要备件。”

由于科学和工程，未来的道路带来了许多新的可能性，因为为 3D 打印开发了更好、更合适的材料。

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