付加的に製造された金属メタマテリアル：設計、製造、特性および用途

出典: SCIシミュレーションスタジオ

メタマテリアルは、天然素材には見られない並外れた物理的特性を持つ人工素材です。付加製造 (AM) 技術の継続的な発展により、複雑なメタマテリアル構造を製造し、従来の方法では実現できない優れた特性を実現する新たな可能性が開かれました。この目的のために、本論文では、文献に記載されている金属メタマテリアルの設計、製造、性能試験、分類に関する最新の研究結果を収集し、さらに金属メタマテリアルの応用展望を詳しく説明して、将来のエンジニアリング応用の参考資料を提供します。さらに、金属メタマテリアルの製造には、複数の材料の融合など、注意を要するいくつかの困難があります。より複雑な負荷下でのメタマテリアルの機械的挙動をより深く理解するには、実験とシミュレーションの両方によるさらなる研究が必要です。

現在、研究者たちは、優れた機械的特性、エネルギー吸収性能、生体適合性など、金属メタマテリアルの多機能性の探求にますます関心を寄せています。この記事では、金属メタマテリアルの設計、製造、特性、および応用における最近の進歩について説明します。実験結果は、構造設計を変更することで適切な製造プロセスを選択できることを示しています。この記事ではいくつかのメタマテリアル設計構造について言及していますが、それらの目的はエンジニアリング要件を満たすことです。しかし、金属メタマテリアルの設計に関連するいくつかの側面については、まだ調査が必要です。将来の設計トレンドには、より複雑な微細構造設計、多機能統合設計、より正確な性能調整と革新的なアプリケーションのための最適化アルゴリズムの適用が含まれます。

さらに、積層造形技術は複雑な構造のメタマテリアルを作製するための理想的な選択肢であり、金属メタマテリアルの製造をより便利かつ効率的にします。しかし、メタマテリアルの応用には一定の限界がある。(1)複雑な構造物に残留する金属粉末を除去することは困難である。例えば、SLMやSLS技術を用いて板状メタマテリアルを作製する場合、キャビティ内の粉末を除去することが困難であり、成形精度が低下する。(2)作製したマルチマテリアルメタマテリアルの性能が低下する。成形原理と 2 つの材料の熱物理係数の違いによって制限されるため、効果的なインターフェースの組み合わせを実現することは困難です。たとえば、SLM、DED、FDM も、マルチマテリアルメタマテリアルを準備するときに同じ問題に直面します。将来的には、金属メタマテリアルの付加製造技術はより効率的かつ低コストになり、より高い精度と解像度を実現し、金属メタマテリアルの大規模な応用を促進するでしょう。過去の研究では、金属メタマテリアルの機械的特性のテストにおいて大きな進歩が遂げられてきました。さまざまな試験方法（圧縮、衝撃、曲げ）とシミュレーション方法を通じて、金属メタマテリアルの強度、靭性、弾性率などの機械的特性について深く研究しました。ただし、検出方法が不完全であるなど、一定の制限もあります。その他の機械的特性（疲労、ねじり、せん断など）も考慮する必要があり、エンジニアリングアプリケーションでは同様に重要です。シミュレーション手法は、メタマテリアルの機械的挙動を予測する上で重要な役割を果たします。複雑な構造の応力分布と変形モードを考慮し、実験研究に役立つ補足とガイダンスを提供できます。さらに、シミュレーションに機械学習を導入すると、複雑な機械的動作を予測するのにも役立ちます。

金属メタマテリアルは、そのユニークな特性により、防衛、航空、生物医学などの分野で幅広い応用が期待されています。例えば、国防分野では、メタマテリアルはステルス材料の製造に使用され、航空分野では、高速航空機の熱保護システムの製造に使用されます。技術の継続的な進歩により、金属メタマテリアルの応用分野は拡大し続け、人類社会の発展に新たな機会と課題をもたらします。

付加的に製造された金属メタマテリアル：設計、製造、特性および用途

DED金属3Dプリントレーザーワイヤーフィーディング技術、Huanju Laserが新世代の多機能ワイヤーと粉末の同時供給レーザークラッディングヘッドを発表

ドイツの精密製造会社ホライゾン・マイクロテクノロジーズが宇宙技術の新たなブレークスルーを推進するためにESAの資金を獲得

米軍の新装備：ロケットエンジンを搭載した3Dプリント無人飛行船、最高時速988キロメートル

ベラセノの3Dプリント乳房インプラントの試験は成功し、シリコンインプラントの廃止を期待している

デザイナーの想像力は続く！ピンシェイプコンペティション第2週超素晴らしい受賞作品

カーネギーメロン大学の研究者は、2光子重合（2PP）を利用して柔軟なMEMSを3Dプリントする

3D プリントは新たな医療革命をもたらすでしょうか? 24億ドルの市場の背後には依然として多くの困難が残っている

7日間で200セットの車体キット改造部品を製造、3Dプリント+ラピッドモールド技術で不可能を可能にした

とてもクール！こんなにかっこいいバイクは実は3Dプリントされている

USTC、強磁性液晶エラストマーの二重異方性プログラム可能3Dプリントを実現

推薦する

伝統の復活: 伝統と 3D プリントを融合した適応型建築

グローバルPK 3DプリンティングPPSU、SOLVAYが2019年Additive Manufacturing Cupの優勝者を発表

マイクロ波デバイスの新しい製造プロセス：3Dハイブリッド製造技術（3Dプリント+LDS）

（複数の画像）5,523平方メートルの面積をカバーし、2,000個以上の3Dプリントコンクリートを備えた深セン3Dプリントパーク

GE Brilliant Factory が 3D プリントに刺激的な新しいアイデアをもたらす

SpaceXの超大型スターシップロケットが新記録を樹立、金属3Dプリント技術がエンジンプロトタイプ設計の複数回の反復を支援

ライブ放送：第2回SAMA国際フォーラム2017世界3Dプリンティング年次会議が上海で開催されました

積層造形の典型的な応用シナリオ: 積層技術に基づく航空宇宙の主要部品の全体的な軽量設計

Choc Edgeチョコレート3DプリンターにWiFi接続とアプリ描画機能が追加

米軍はなぜ3Dプリントの開発に力を入れているのでしょうか？

欧州委員会、アンシスの350億ドルの買収を承認

3Dプリンター分散制御ChiTu Pro（エンタープライズ版）ソフトウェアエンタープライズアプリケーション事例紹介

2021 TCT: 新しい材料が3Dプリント業界の循環型経済への移行を支援

eSUNが米国で開催されたCES 2018テクノロジー展示会をレポートします！

スウェーデンの大学は、皮膚がんなどの病気の治療に役立つ3Dプリント皮膚を研究している。