内部NC州领先的3D打印集线器

在丹尼尔斯霍尔的深处，北卡罗来纳州的研究人员正在创造改变游戏规则的创新——一次一层。

这添加剂制造和物流中心（骆驼）汇集了教师，学生和行业合作伙伴，解决了尖端3D印刷技术的复杂问题。

3D打印也被称为增材制造，它是通过连续铺设材料层来制造物体的过程。这些层可以薄到50微米，大约是一张纸的一半厚度，打印的方式由电脑控制。

这似乎是一项相对较新的技术，但它已经存在了30多年。北卡罗来纳州立大学一直是这一领域的领导者。

什么是探索3D印刷医疗植入物的努力，已经发展成为一个多学科的集线器，推动从制造到植物科学的所有东西的边界。

奥拉·哈里森，美国Edward P. Fitts工业与系统工程系骆驼的联合主管，促进了大学2003年购买了第一台商业金属3D打印机。用钛的3D打印协议 - 由Harrysson的团队使用相同的打印机开发 - 现在在全球范围内使用。

虽然许多大学都是第一次尝试3D打印技术，但该中心的研究主任兼助理教授蒂姆·霍恩(Tim Horn)机械和航空航天工程说，NC国家仍然收获其早期开始的好处。

“关于新技术的发展，我们一直在其他课程前一步，”他说。

绝对安全的研究

今天，增材制造正在为研究问题打开新的可能性，更好的设计，更复杂的材料和更快的速度是优先考虑的。

“在制造业中，有一小部分是3D打印的亮点，这些领域非常令人兴奋。他们正在推动制造业和我们的能力的前沿，”霍恩说。

他补充说，3D打印很快就不太可能取代传统制造。但复杂的项目，如火箭发动机，患者特异性植入物，航空航天部件和加速器是骆驼的面包和黄油。

最近的合作用作中心优势的闪亮例子。

与海军海系统指挥，斯波拉斯国家加速器实验室和拉力阵线技术合作，角队正在探索3D打印高纯度铜的方法，用于高功率射频应用。

“3D印刷，无氧铜现在并不实业上，”喇叭说。“我们能够在NC州实现这里。”

美国海军需要铜制造真空管，用于卫星通信，面对空中导弹防御，GPS等目的。

传统的真空管可能需要数月的时间来生产，它们通过钎焊数百个手工组装部件制造，由于装配过程中的误差导致许多人在服务中失败。

利用3d打印技术，真空管可以被打印成一个连续的薄片。这就消除了潜在的故障点，通常是在两个粘合部件之间的边缘。

该过程还开辟了设计改进的空间。在需要轴对称的车床上产生传统的真空管，但3D打印将允许更紧凑或更高效的新的自由形式配置。

不用花几个月的时间，零件可以在几天内制造出来。此外，该中心先进的监测技术可以在打印前、打印中和打印后识别潜在的缺陷。

当我们一起获得行业来解决问题时，我们可以在一起的惊人。

“在未来，您可以想象在航空母舰或宇宙飞船上将其中一个3D打印机放在飞机架或太空飞船上，并使您需要的零件按需，而不是必须返回制造业来源，”喇叭说。

北卡罗来纳州立大学与铜的合作也吸引了包括通用汽车(General Motors)、通用电气添加剂(GE Additive)和西门子(Siemens)在内的行业资助者。他们正在合作开展一项新项目，以保持该项目的势头:“可添加制造铜的特性财团”(Consortium on the Properties of Additively Manufactured Copper)。

“当我们一起获得行业来解决问题时，我们可以放在一起的惊人，”霍恩说。

生产的优势

该中心最先进的技术和对创新的承诺使其成为同行大学的典范，也是教师和行业合作的中心。

“我们正在为国家实验室提供工作，为其他大学进行行业，因为我们已经建立了没有其他大学的能力的中心，”喇叭说。

他补充说，CAMAL对整个3d打印过程的掌握与其他同类产品不同。

“我们可以在这里生产和设计原材料。我们已经重建了我们所有的设备，具有过程监控和控制能力，以识别缺陷。我们可以在粉末和材料进入机器之前和离开机器之后对它们进行表征，”他说。

“我们把整个供应链放在一个屋檐下。”

新的气体雾化机即将到达，将成为该中心的下一个游戏更换器。

该机器将允许角的团队为其3D印刷项目生产源材料：雾化金属粉末。在3D印刷过程中，这些粉末携带穿过板，其中高功率激光选择性地将颗粒熔化在一起以形成固体层。

对于行业来说，创造金属粉末是一款千万美元的过程，霍恩说，从工业合作伙伴那里击败备用粉末可能需要几个月。现在，他的团队可以在自己的时间内跳入项目 - 并探索材料研究的新途径。

“据我所知，在美国还有其他几个实验室——一个国家实验室和一所大学——也有原子化设备。但他们没有我们拥有的附加功能，所以他们经常与我们合作。我们可以做全套的活动，这将是非常强大的，”他说。

NC国家专注于跨学科合作也有助于该中心。当非传统合作伙伴加入那里时，每个人都会受益。

机械工程师，工业工程师，材料科学家，电气工程师，临床医生，生物学家和更多看见与骆族合作的重大结果将3D印刷技术合并到他们的工作中。

“没有人学科能够解决所有这些问题，我认为这是在所有这些不同学科的边界所做的真正有趣的工作的地方，”霍恩说。

除了师资力量，CAMAL还成为行业领袖的创新中心。

该中心是基于会员资格的，绘制数百家公司，如GE添加剂，ABB，Praxair，ATI和Siemens等。Horn的团队与他们合作到3D打印零件，对业务挑战进行了研究并找到其他解决方案。

去年，北卡罗莱纳大学被选中接受通用电气添加剂的3D激光打印机的八所美国大学之一。霍恩表示，北卡罗来纳州立大学致力于推动该领域的边界，以及顶级的安全协议，使其脱颖而出。

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在中心

在附加制造和物流中心完成的工作远远超出其四墙 - 从医疗模式到航空航天创新到海龟的夹板。

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探索新的边疆

喇叭认为，骆驼是良好的，以便在附加的添加制造中接受任何东西。

他说，在接下来的几十年里，更快的加工过程和更有效的使用金属粉末——这些粉末经常被浪费或容易造成缺陷——将是重要的一步。

多材料技术是北卡罗来纳大学的另一个前沿领域。能够将不同的材料，如陶瓷和金属，无缝地结合在一起，将对增材制造产生巨大的影响。

“有一个潘多拉的新科学盒子可以在那里完成。立即使用我们的设置，我们可以在该地区做大量工作，“喇叭说。

太空旅行也拥有新的承诺。未来，美国宇航局的愿景向月球向月球发送3D打印机，在那里他们可以使用月球灰尘（由许多金属氧化物制成）来打印人类任务的用品。骆驼甚至与美国国家航空航天局合作到了来自模拟月球粉尘的NASA，称为JSC1模拟器。

目前，下一个大步将成为2020年百年校园新的Fitts-Woolard大厅的中心。

霍恩说，在一个房间里带来一系列学科和设备将促进更好的合作。

“这对我来说将是非常令人兴奋的。我们将拥有一些新的测试能力，我们将在校园内整合大量的测试能力。”

该空间的开放性也将使角队的团队更轻松地在新的最先进的设备中交换 - 并将NC州的几年成为现场的领导者。

“我们一直都能够保持领先于曲线，”霍恩说。“我们只需要继续推动。”