美國國家科學(xué)基金會向南方大學(xué)頒發(fā)117萬美元用于3D打印科學(xué)研究

2024年8月26日，南極熊獲悉，美國國家科學(xué)基金會(NSF)宣布，已向南方大學(xué)（SUBR）授予117萬美元（約合833萬人民幣）的重大研究儀器（MRI）資助，以支持其先進(jìn)的3D打印項(xiàng)目。國會議員Troy A. Carter宣布了這筆撥款，并強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)撥款對于推動未來的研究和創(chuàng)新的重要性。

△美國南方大學(xué)獲得117萬美元用于科學(xué)研究

此次資助將用于購買一臺多材料激光粉末床熔合（MM L-PBF）機(jī)器。這一尖端設(shè)備能夠以高制造分辨率同時打印多達(dá)三種不同材料，突破了傳統(tǒng)單一材料系統(tǒng)的限制，推動增材制造領(lǐng)域的發(fā)展。該機(jī)器將用于制造具有獨(dú)特成分分布、微觀結(jié)構(gòu)特征和性能的組件，為解決金屬界面處的脆性金屬間化合物、不同金屬的有效連接等技術(shù)難題提供支持。

NSF表示：“MM L-PBF系統(tǒng)將推動多種材料相互作用和連接的開創(chuàng)性和基礎(chǔ)性研究，從而產(chǎn)生具有獨(dú)特成分分布、微觀結(jié)構(gòu)特征和特性的組件�！�

△金屬粉末床激光熔化3D打印機(jī)示意

117萬美元用于3D打印科學(xué)研究

南方大學(xué)作為卡內(nèi)基R2機(jī)構(gòu)和美國歷史上最大的黑人學(xué)院和大學(xué)（HBCU）之一，此次獲資助的項(xiàng)目不僅將增強(qiáng)它在科學(xué)和工程領(lǐng)域的研究能力，還將推動STEM教育和勞動力發(fā)展，尤其是在代表性不足的群體中。通過提供先進(jìn)制造技術(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目旨在促進(jìn)美國在多材料先進(jìn)制造領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，并激勵未來幾代工程師和科學(xué)家，尤其是來自代表性較少群體的年輕人。

此次購置的MM L-PBF設(shè)備配備了選擇性粉末沉積重涂器，能夠在一次構(gòu)建中同時沉積三種材料。這一功能使制造具有不同材料特性、梯度成分、漸變界面和復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部件成為可能，這些部件由不同的金屬組成，而傳統(tǒng)方法無法實(shí)現(xiàn)。

該系統(tǒng)包括一個1200 W的可調(diào)光束大小和形狀的光纖激光器、一個加熱構(gòu)建平臺，以及先進(jìn)的過程監(jiān)控單元，如軸上監(jiān)視器和雙高溫計。這些功能支持對3D打印過程進(jìn)行詳細(xì)分析和優(yōu)化，有助于建立穩(wěn)健的工藝、結(jié)構(gòu)、特性和性能之間的關(guān)系。

使用該設(shè)備進(jìn)行的研究旨在解決金屬界面處的脆性金屬間化合物、不同金屬之間的有效連接問題，并通過計算建模和機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化工藝參數(shù)。MM L-PBF系統(tǒng)的功能將推動對多材料相互作用、熱動力學(xué)及打印部件微觀結(jié)構(gòu)特征的深入研究，為國內(nèi)外科技進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

南方大學(xué)還計劃通過該項(xiàng)目提升對多材料增材制造的理解，并推動航空航天、生物醫(yī)學(xué)工程和電子等領(lǐng)域的發(fā)展。