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科研速递|东莞高校首篇月壤材料3D打印研究成果发表于陶瓷类SCI一区期刊


本研究以《Vat photopolymerization of low-titanium lunar regolith simulant for optimal mechanical performance》为题发表在SCI收录期刊《Ceramics International》(IF2021=5.532,JCR Q1区)。该论文是开展光固化3D打印低钛模拟月壤的研究性文章,硕士研究生王成运(广西大学机械工程学院,联合培养)为本文第一作者,东莞理工学院粤港研究团队项目课题组马宏伟教授、陈盛贵高级工程师和广西大学龙雨教授为本文通讯作者,卢秉恒院士为本文提供指导并署名。

文章摘要:

近期,深空探测的开展使利用月球原位资源进行增材制造的策略受到关注。然而,以往大多数工作都受到精度低、机械性能差和制造流程复杂的限制。此外,不同区域的月壤具有一定成分差异,低钛月壤的制造方案仍未得到充分研究。本文从低钛型模拟月壤的光固化3D打印和热处理策略的角度出发,探究并实现高尺寸精度和高机械性能的样件制造。具体来说,本文基于流变特性测试和固化深度表征,深入研究了固含量和光引发剂浓度对可打印性的影响。随后,通过进一步工艺优化,研究人员成功利用光固化3D打印技术制造出了层间结合强度好、尺寸精度高的坯体。此外,本研究还在空气和氮气两种保护气氛中研究了脱脂升温速率和烧结温度对样品的影响,以提高样品的力学性能。最终,获得了弯曲强度为108.8 MPa、抗压强度为222.8 MPa的烧结件,这充分展现了该技术应用于未来太空制造的潜力。

 

1 光固化打印原理与材料配置方案

2 浆料的流变特性与固化深度

3 固化深度测量误差产生原因

4 光固化打印工艺优化效果与样品演示

5 热重分析与热处理工艺

6 热处理前后样品的宏观和微观变化

7 烧结体的机械性能


作者简介:

 

王成运

广西大学机械工程学院硕士研究生(在读)、东莞名校研究生基地东莞理工学院科技创新研究院联合培养硕士研究生。

主要从事光固化3D打印、柔性电子、太空制造领域的研究。承担广西十大网投平台信誉排行榜创新计划资助项目1项,参与省部级重点重大项目3项。在Ceramics InternationalVirtual and Physical PrototypingSmart Materials and Structures等国际期刊发表论文3篇。2016-2020年本科毕业于中国矿业大学,2018-2019年山东大学交流生。

 

通讯作者简介:

 

陈盛贵

博士,高级工程师,硕士生导师,博士后导师

全国增材制造标准化技术委员会专用材料工作组委员、中国机械工程学会增材制造(3D打印)技术分会委员、广东省3D打印标准化技术委员会委员、广东省增材制造协会技术委员会委员、广东省工业机器人与自动化控制工程技术研究中心主任。

主要从事陶瓷、运动康复等增材制造(3D打印)研究。承担有广东省重点领域研发计划项目、广东省重大专项及横向研究课题多项,到帐科研经费800余万;发表SCI论文10余篇;授权专利60余项,其中发明专利14项(第一发明人);申请国际发明专利14项(第一发明人);获第49届日内瓦国际发明展金奖1项,获第九届澳门国际创新发明展金奖3项、银奖2项,获第二届世界发明创新论坛发明创业奖-项目奖银奖1项,获省级疫情防控科技奖二等奖2项;主编及副主编教材5本;牵头起草团体标准2项、参与起草国家标准1项及团体标准7项。

 

龙雨

博士,广西大学教授、博导、君武学者

省部共建国家重点实验室(筹)学术带头人,智能精密加工研究中心主任。

主要从事激光制造、增材制造、工业软件等研究,近五年累计经费超过4000万元。担任国家重点研发计划项目负责人、广东省重大专项项目负责人、西北工业大学客座教授、广东省科学院客座教授、南方科技大学校外导师、大族激光特聘研究员等;中国机械工程学会焊接分会委员、中国光学学会激光加工专委会委员、中国有色金属学会先进焊接与连接专委会委员、广西增材制造协会副会长等。19962003年本科硕士毕业于上海交通大学,2008年博士毕业于美国Clemson University

 

马宏伟

教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授

中国灾害防御协会首批高端智库专家,广东省城市生命线工程智慧防灾与应急技术重点实验室主任,重大工程灾害与控制教育部重点实验室副主任,中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室学术委员会委员,广东省应急专家。《爆炸与冲击》、《应用力学学报》杂志编委。任中国力学学会理事,中国力学学会教育工作委员会副主任委员,教育部力学专业教学指导委员会委员等。

长期从事城市生命线工程防灾减灾的研究、结构损伤检测和动力学研究等。曾主持国家自然科学基金3项,国家青年自然科学基金和霍英东全国高等院校青年教师研究基金2项,参加国家自然科学基金重点项目1项。现主持国家重点研发计划2项。承担省部级科研重点重大项目6项,一般项目10余项,横向项目8项。共发表专著2,论文150余篇,三大索引收录的高水平论文90余篇,已授权发明专利10余项。曾获山西省科技进步理论成果一等奖、山西省科技进步理论成果二等奖(2000)、广东省科技进步二等奖(2012年,2021)

东莞理工学院3D打印与智能制造研究中心

     十大网投平台信誉排行榜3D打印与智能制造研究中心,成立于2016年12 月,是专门从事3D打印、智能制造及其应用的科研和成果转化机构。该平台由卢秉恒院士牵头组建,张丽娟教授为首席科学家。研究中心汇聚吸纳国内外优秀创新人才,积极开展“快速模具、精准医疗、智能3D打印技术及智能制造”的科学研究并进行相关产业化技术硏究,建设有增材制造科研团队及青年科研团队共3支,专兼职人员23名,其中专业从事技术创新及研发工作的人员达20名。目前已牵头广东省重大专项1项、广东省粤莞联合基金粤港澳研究团队项目1项,参与科技部重点研发计划、广东省基础与应用基础研究重大项目、广东省重点领域研发计划等项目约10项,立项科研经费约2800万。发表学术论文28篇(其中SCI二区以上14篇),牵头及参与行业标准10项,申请国内发明专利67项(其中授权14项)、国际专利18项,授权实用新型专利125项,出版教材5本,获发明专利金奖3项、银奖3项,疫情防控科技进步二等奖2项。目前在广东省形成了自己鲜明的特色和优势,处于国内地方院校的领先水平。代表性重大科技项目有:(1)广东省基础与应用基础研究重大项目:高性能金属增材制造材料与工艺的应用基础研究(参与);(2)广东省重大科技专项:面向复杂结构随形冷却模具的SLM一体化成形及其应用示范(牵头);(3)广东省粤莞联合基金粤港澳研究团队项目:适应太空环境的月壤材料3D打印基础研究(牵头);(4)科技部科技冬奥重点研发计划项目:冬季项目碳纤维复合材料高性能器材关键技术(参与);(5)广东省重点领域研发计划项目:3D打印护目镜的研发(牵头);(6)广东省重点领域研发计划项目:高效大尺寸激光选区熔化增材制造及复合工艺与装备(参与);(7)广东省重点领域研发计划项目:4D打印陶瓷基材料智能构件关键技术及应用示范(参与)。

 

(撰稿人:王成运  责任编辑:黄文晶   一   审:陈盛贵   二   审:叶顺航   三   审:黄文晶)

 


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