智能材料还没有统一的定义。不过,现有的智能材料的多种定义仍然是大同小异。大体来说,智能材料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激,对之进行分析、处理、判断,并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。智能材料又可以称为敏感材料,其英文翻译也有若干种,常用的有Intelligent material,Intelligent material and structure,Smart material,Smart material and structure,Adaptive material and structure等。

智能材料的构想来源于仿生学,它的目标就是想研制出一种材料,使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一般比较单一,难以满足智能材料的要求,所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域,使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。

硬度是各种机械零件和工具必须具备的力学性能指标 , 用于表征材料的软硬程度,是指材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。测试硬度的方法很多,常用的布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法、维氏硬度试验法、努氏硬度试验法、肖氏硬度试验法、里氏硬度试验法和莫氏硬度试验法等。

据统计,中国的人体器官的供需比仅为1:30,与英美发达国家的1:3左右的供需比相差甚远。在数以万计的等待者中,每年仅有几千名幸运儿可以接受器官移植。3D生物打印和传统3D打印还是有严格的区别的,无论是技术层面还是最终目标。3D生物打印主要是用 Computer-aided Additive Manufacturing (电脑辅助累积制造) 技术,精确控制生物材料,生物细胞,生长因子,在整体3D结构中的位置,组合,互相作用,使之具有生物活性,并能实现与目标组织或生物器官接近,相同,甚至更优越的功能。

作为快速成型技术的一种,3D打印技术已经拥有了近30年的发展历史。市场调研机构Technavio预计,全球3D打印服务市场在2021年前将以每年44%的速度增长。但是近日《麻省理工科技评论》发表评论文章认为,一些知名的3D打印初创企业,如Desktop Metal、Carbon,大多聚焦于大幅面的制造,但随着3D打印技术快速发展,打印更精密、微细器件的能力进一步提高。

3D打印(3DP)即[快速成型]技术的一种,它是一种以[数字模型]文件为基础,运用[粉末]状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层[打印]的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料[打印机]来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零[部件]。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、[地理信息系统]、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D 打印按照打印技术的不同,可分为3DP、DLP、LOM、SLS、SLA和FDM等多种技术,每种打印技术的打印材料又是不一样的,比如SLS常用的打印材料是金属粉末,而SLA通常用光敏树脂,FDM采用的材料比较广泛如ABS塑料、PLA塑料等等。据不完全统计,目前3D打印材料的种类已超过了200种,但是在实际应用中,200多种打印材料仍然非常有限,因为现实中产品非常多,生产材料及组合也极其复杂。不过,我们可以将它们分成生物类产品、石化产品类、金属类、石灰混凝等几个大类进行分类介绍。

3D打印 / 增材制造仿真是一个广泛的概念,从打印材料熔化,到刀具路径,再到打印后处理工艺,整套3D打印制造流程几乎都可以通过仿真软件进行模拟。借助仿真的力量,3D打印零件的设计能够得到优化,打印失败的情况也将减少。但是由于仿真技术能够涵盖到整个3D打印过程,市场上各种3D打印仿真软件的应用侧重点也是不同的。本期,3D科学谷整理了几款3D打印仿真软件,从中我们可以看到这些软件所实现的不同仿真功能。