Lawrence Livermore國家實驗室位于加州，從美國聯(lián)邦政府獲得開發(fā)資金，其研究也側(cè)重于國防技術(shù)方向。該試驗室的科學(xué)家們正在致力于開發(fā)多材料復(fù)合3D打印技術(shù)，即使在3D打印工藝中使用多種材料完成一件物品的打印。
為此，他們還研究3D打印過程中材料產(chǎn)生的物理和化學(xué)變化，以便更好地了解3D打印制造的零部件的耐高溫和抗壓屬性，這樣他們可以對3D打印產(chǎn)品的性能有所了解。
他們的研究對于任何公司使用3D打印技術(shù)制造零部件都很關(guān)鍵，無論是汽車發(fā)動機(jī)還是飛機(jī)、衛(wèi)星和航天器。
“這將徹底改變制造模式。” Lawrence Livermore國家試驗室的材料科學(xué)家Eric Duoss說，“這將徹底改變制造的概念，這是一種融合不同的材料屬性從而獲得當(dāng)前不可能創(chuàng)造出來的綜合性能的能力。”
Duoss強(qiáng)調(diào)，他們正在做的工作是不會改變的3D打印的現(xiàn)狀，但它會改變很多公司創(chuàng)造新產(chǎn)品的方式。
“希望這將是具備更低的成本、更少的時間與資源付出而同時創(chuàng)造力更加不受限制的新方式。”他說。
Gartner公司的研究總監(jiān)Pete Basiliere表示，許多大學(xué)和實驗室都在研究3D打印技術(shù)，但是Lawrence Livermore具備推動3D打印技術(shù)前進(jìn)的資源和能力。
Lawrence Livermore的研究人員希望使制造商們不僅可以將增材制造（即3D打印）用在傳統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造上，而且能用這種技術(shù)創(chuàng)造出當(dāng)前使用傳統(tǒng)工藝無法制造的產(chǎn)品。
他們要推動3D打印技術(shù)，就需要在細(xì)胞水平上了解制造過程中發(fā)生了什么。據(jù)了解，研究人員希望能夠了解制造部件內(nèi)部的每一個顆粒。要做到這一點，他們使用的是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和一個帶160個處理器的計算機(jī)集群。而且他們正在開發(fā)的算法和計算機(jī)軟件，目的是從微觀層面研究3D打印工藝。
實驗室一個研究小組的負(fù)責(zé)人Bob Ferencz問。“當(dāng)打印對象逐層堆疊時需要什么樣的壓力？當(dāng)你融化新材料時，下面的材料仍然具有相當(dāng)高的溫度，一種材料如果被反復(fù)加熱會出現(xiàn)什么變化？”這些問題都需要嚴(yán)肅的科學(xué)研究去解決。
實驗室的科學(xué)家們也在努力改進(jìn)增材制造中使用的材料。
一種材料的特性——它的強(qiáng)度、密度和它對加熱和壓力的反應(yīng)模式——主要是基于其背后的微觀結(jié)構(gòu)。通過重新設(shè)計材料的微觀結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們可以創(chuàng)造出自然界不存在的綜合屬性材料。
Duoss說，Lawrence Livermore的研究人員正在研究基礎(chǔ)的科學(xué)和工程材料，如金屬粉末和聚合物，這些材料都是制造產(chǎn)品的原料。科學(xué)家們的想法是，通過改變材料微觀結(jié)構(gòu)的圖案或形狀，它會改變其特性。
“我們可以利用復(fù)雜的空間設(shè)計和創(chuàng)造微型架構(gòu)，讓您控制材料的自然屬性，”他說。“我們可以對同樣的基本材料......通過改變它的微觀結(jié)構(gòu)，讓它強(qiáng)度更高、更輕便并對熱產(chǎn)生不同的反應(yīng)。”
研究公司IDC的分析師Robert Parker認(rèn)為，開發(fā)各種各樣能在3D打印中使用的材料將是推動3D打印技術(shù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。
當(dāng)前的3D打印技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了使用一種或幾種塑料進(jìn)行3D打印的工藝，但Lawrence Livermore的科學(xué)家們想更進(jìn)一步。開發(fā)屬性完全不同的多種材料進(jìn)行3D打印的工藝，比如使用塑料和金屬共同打印一個物品。
這樣一種技術(shù)如果實現(xiàn)，將是3D打印技術(shù)發(fā)展的里程碑。
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