从汽车电子产品到商用客机的组件，一切都采用最先进的 3D 打印材料。它们的强度和特性取决于它们的成分和制造方式。

在 FAMU-FSU 工程学院 Tarik Dickens 的实验室内，研究人员正在微调 3D 打印中使用的工具，帮助为各种应用创造更好、更强的材料。

狄更斯说：“我们即将跨入 21 世纪第一个 25 世纪的门槛，我们将需要更多个性化的产品和结构，以及能够动态创建结构和设备的能力。” 。

“这不会像过去 60 年的工业化研究那样，你需要对某件事进行多年的实验。你需要能够对某件事有一个初步的想法，然后将原型和最终产品融为一体。”

3D 打印(也称为增材制造)使这成为可能。

狄更斯的研究生涯始于开发多功能复合材料，这种材料由两种或多种物质组合而成，形成一种具有附加功能的新材料。

示例范围从简单的组合(例如钢筋混凝土或胶合板)到喷气发动机中使用的最先进的陶瓷复合材料。通过以新颖的方式组合多种物质，科学家可以创造出具有特别选定的感兴趣特性的新材料。

增材制造和数字制造提供了开发复合材料的新方法，这也是狄更斯目前研究的重点。

例如，一些 3D 打印塑料内部含有小金属片。狄更斯开发了一种小型磁性装置，可以在 3D 打印过程中旋转流体悬浮液中的纳米粒子，以调整强度等特性，该研究是美国国家科学基金会科学技术中心卓越研究中心计划的一部分。

他的团队拥有该设备设置的专利，并正在研究其他辅助打印设备。

“我们的目标是让我们所说的多材料和多功能结构在增材加工中变得普遍，”他说。 “这些多功能结构具有不同的应用和端点。

“对于这些材料来说，它是为了嵌入一些介电特性和功能，以实现电磁屏蔽和干扰。它们还可以具有结构应用，以实际加强您想要创建的结构。”

狄更斯、研究生阿卜杜拉·阿尔·诺曼和博士后研究员巴拉吉·克里希纳·库马尔去年在《虚拟和物理原型》上发表的一篇论文研究了增材制造的现状以及场辅助增材制造的新兴技术，该技术使用磁体、声学或电力等技术微调打印。

通过使用磁性纳米材料与非磁性材料相结合，打印机可以制造出纤维按特定方向取向的复合材料，从而获得具有特定强度特性的最终产品。研究小组检查了作为打印材料的线材或粉末的不同组合，找到了产生最大强度和柔韧性的比例。

3D 打印研究，就像狄更斯开发的技术一样，可用于为各种应用创建定制模型或快速原型。随着增材制造的不断发展，工程师们正在努力使该技术更加可用。

“如果你每天早上醒来都能拥有一辆新车呢?”狄更斯说。 “我是一名汽车爱好者。我希望有一天醒来能开一辆法拉利，第二天开一辆玛莎拉蒂。从这个意义上说，增材制造的未来方向就像计算机本身一样。现在我们每个家庭都拥有计算机。如果每个家庭都有一台 3D 打印机，那就像《星际迷航》中的技术一样。”

更多信息： Abdullah Al Noman 等人，聚合物和金属的现