日本黑科技：五軸增材制造技術(shù)

寂靜天花板

據(jù)報(bào)道,，三菱電機(jī)研究實(shí)驗(yàn)室（MERL）正在使用5軸增材制造技術(shù)——也就是一些人所謂的5D打印——來制造強(qiáng)度要比常規(guī)3D打印強(qiáng)3至5倍的部件。 從戰(zhàn)斗機(jī)到液晶電視，日本跨國企業(yè)三菱幾乎涉足了電子和電氣設(shè)備的幾乎每個(gè)領(lǐng)域,。該公司在世界各地運(yùn)營,，但是有一些最重要的研究活動(dòng)實(shí)際上是在美國發(fā)生的。比如MERL就是該公司設(shè)在美國的一個(gè)重要的研究機(jī)構(gòu),。

作為一家業(yè)務(wù)多元化的公司,，三菱當(dāng)然也涉足了3D打印技術(shù)：兩年前，該公司重工業(yè)部門宣布,，它將考慮用增材制造技術(shù)打造火箭部件,。不過現(xiàn)在，MERL的正在致力于完善一種特別的3D打印方法,，如果成功,，將能夠幫助該公司制造出適合關(guān)鍵應(yīng)用的更強(qiáng)部件。

這種特別的方法就是所謂的五軸增材制造,，它在3D打印頭運(yùn)動(dòng)的X/Y/Z 3個(gè)軸之外又增加了兩個(gè)軸來控制打印床的運(yùn)動(dòng),，也就是打印床可以來回傾斜，從而把總軸數(shù)增加到了5個(gè),。另外,，這些5軸3D打印機(jī)運(yùn)行方式也與我們常見的3D打印機(jī)不同，不再整齊地將一層層材料平整地堆疊起來,。

MERL高級首席研究科學(xué)家William Yerazunis最近做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來展示5軸增材制造的好處在哪里,。這位三菱的專家首先使用標(biāo)準(zhǔn)的3D打印機(jī)（只有三個(gè)軸）打印出了一個(gè)小型塑料壓力蓋。由于其均勻的分層結(jié)構(gòu),，這個(gè)3D打印的蓋子明顯弱于注塑制品,。這個(gè)蓋子的所有層都是平的，壓力很容易沿著薄弱的層間結(jié)合處將蓋子扯開,�,！盰erazunis 解釋說。

然而,，Yerazunis仍然使用同樣的3D打印機(jī)和材料就有效地提高了3D打印部件的強(qiáng)度,。其中的秘密在于采用五軸增材制造的改變了每層的沉積方法。為了證明這一點(diǎn),，Yerazunis和他的研究團(tuán)隊(duì)接著使用他們的“5D打印”方法使用相同的CAD模型,，制造了相同的壓力蓋，卻獲得了更強(qiáng)的結(jié)構(gòu),�,！叭绻�我們考慮到來自內(nèi)部的力量，并將沉積的每層材料從平面改成沿著壓力蓋最大應(yīng)力線的曲面,，我們就可以將它強(qiáng)度提高到3到5倍,，而且使用的材料也減少了25%。”Yerazunis說,。

不出所料,，5D打印的壓力蓋要比3D打印同樣形狀的壓力蓋要好的多：3D打印壓力蓋能夠抵抗大約0.1MPa的壓力，而5軸增材制造的壓力蓋則能夠承受3.7MPa的壓力,。這就大幅增加了強(qiáng)度,，同時(shí)減少了材料的使用。

“不過5D打印確實(shí)需要進(jìn)行大量的分析,，而且它需要知道打印部件的用途,。”Yerazunis說,�,！暗���(dāng)你可以用它將一個(gè)部件的強(qiáng)度增加五倍的話，為此做出一些改變還是值得的,�,！�

冂土口

期待這項(xiàng)技術(shù)的后續(xù)發(fā)展。

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為什么叫做  黑科技

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