日本黑科技：五軸增材制造技術

寂靜天花板

據(jù)報道,，三菱電機研究實驗室（MERL）正在使用5軸增材制造技術——也就是一些人所謂的5D打印——來制造強度要比常規(guī)3D打印強3至5倍的部件,。 從戰(zhàn)斗機到液晶電視,，日本跨國企業(yè)三菱幾乎涉足了電子和電氣設備的幾乎每個領域,。該公司在世界各地運營,，但是有一些最重要的研究活動實際上是在美國發(fā)生的,。比如MERL就是該公司設在美國的一個重要的研究機構,。

作為一家業(yè)務多元化的公司，三菱當然也涉足了3D打印技術：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鍵應用的更強部件,。

這種特別的方法就是所謂的五軸增材制造,，它在3D打印頭運動的X/Y/Z 3個軸之外又增加了兩個軸來控制打印床的運動，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,。另外，這些5軸3D打印機運行方式也與我們常見的3D打印機不同,，不再整齊地將一層層材料平整地堆疊起來,。

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

然而,，Yerazunis仍然使用同樣的3D打印機和材料就有效地提高了3D打印部件的強度,。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,，Yerazunis和他的研究團隊接著使用他們的“5D打印”方法使用相同的CAD模型,，制造了相同的壓力蓋，卻獲得了更強的結構,�,！叭绻�我們考慮到來自內部的力量，并將沉積的每層材料從平面改成沿著壓力蓋最大應力線的曲面,，我們就可以將它強度提高到3到5倍,，而且使用的材料也減少了25%�,！盰erazunis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,。這就大幅增加了強度，同時減少了材料的使用,。

“不過5D打印確實需要進行大量的分析,，而且它需要知道打印部件的用途�,！盰erazunis說,�,！暗�當你可以用它將一個部件的強度增加五倍的話,，為此做出一些改變還是值得的�,！�

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期待這項技術的后續(xù)發(fā)展,。

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