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标题: 美国Sandia国家实验室将3D打印与拓扑优化相结合 [打印本页]

作者: 3D新闻 时间: 2015-9-25 14:37
标题: 美国Sandia国家实验室将3D打印与拓扑优化相结合
Sandia国家实验室位于美国新墨西哥州Albuquerque，是一家专门解决美国最具挑战性的安全问题的科技公司。这家实验室由Sandia公司负责运营，后者是知名军工企业洛克希德·马丁公司的全资子公司。Sandia公司是美国能源部国家核安全管理局（NNSA）的合同承包商，主要负责管理Sandia国家实验室，并支持众多的联邦、州和地方政府的机构、企业和组织。

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目前，Sandia国家实验室对于增材制造的研究正处于关键阶段，研究人员们正在将3D打印与“拓扑优化”技术结合在一起，希望能够为国家安全系统等项目制造出更好的部件。拓扑优化是一种设计的数学方法，主要用来帮助工程师们找到能够满足要求的最佳概念设计。该技术能够优化给定设计空间里的材料分布。
拓扑优化和增材制造的联姻为传统制造方法无法处理的复杂形状打开了可能性。与此同时这项技术还有可能实现在结构形成过程中植入传感器和布线，或者结合部件以节省时间和金钱、减少节点或者其他可能导致失败的接口数目：这在国家安全领域是一个相当关键的优势。

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研究人员认为，在应用这项技术时，必须进行实施预防和保障措施。在这项技术可以广泛用于高可靠性、高后果的用途之前，研究人员必须了解如何创造出最佳的形状和保障材料性能。
“如果我们真的将增材制造和拓扑优化的结合作为方向的话，有一些方面的问题能否解决至关重要。”模拟建模科学经理Ted Blacker说。“如果你要做的只是使用新技术制造出同样的零部件，那么采用增材制造获得的好处就只有一小部分。但是如果你只优化部件而不能保证材料质量，也没有什么用。”

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Sandia国家实验室具有足够的条件和实力解决这个问题，因为它在计算力学和分析工具方面有着丰富的经验，比如它曾经开发了工程软件Sierra和Alegra、建模工具Cubit等，另外该实验室在高性能计算机方面的力量也很强，具有处理大量数据的经验。研究人员们知道如何编写和调整代码、材料科学的专业知识。Sandia国家实验室甚至还曾经发明过增材制造技术——激光直接成型（LENS），这是一种能够打印复杂金属部件的粉末3D打印工艺；还有Robocasting，这是一个通过加压针使陶瓷浆料注浆成型成为三维部件，然后在窑炉里烧制硬化。目前这两种工艺已经商品化。
材料工程与制造科技高级经理Mark Smith认为，预计三到五年内，Sandia可望在3D打印和拓扑优化的结合方面获得显著的进展，但是要达到最终的优化目标，可能需要十年或者更长时间。
来源：天工社

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