发布人：机车学院时间：2022-03-03浏览：近日，我校机械与汽车工程学院朱晓阳老师指导博士研究生李红珂，硕士研究生李政豪和张厚超分别在国际权威期刊《Advanced Science》（影响因子：16.806），《Small》（影响因子：13.281），《ACS Applied Materials & Interfaces》（影响因子：9.229）以第一作者发表了电场驱动喷射微纳3D打印系列重要研究成果和突破性进展，青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心为第一署名通讯单位，通讯作者均为朱晓阳副教授。
该系列研究成果聚焦于电场驱动喷射微纳3D打印技术及其在高性能透明电极制造中的应用研究：将电场驱动喷射微纳3D打印基底扩展至液态基底，研究了“双锥形”电场驱动喷射现象及液膜对打印材料“限制性”铺展作用，解决了厚膜导电浆料难以直接高分辨率印刷出可观高宽比金属网格、嵌入式金属网格透明电极难以直接打印成型等难题。同时，分别设计并制造了透明电加热玻璃、集成电热及光热的界面热蒸发器、电热驱动型透明4D打印结构、以及人体可穿戴的透明应变传感器，充分展示了所制造刚性及柔性金属网格透明电极的广泛应用潜能。
青岛理工大学3D打印团队在兰红波教授带领下，长期致力于微纳尺度3D打印这一前沿新兴技术、装备和工业化应用的研究与开发。在国内率先提出并开展了微纳3D打印技术和应用的研究，提出并建立了一种原创性的微纳增材制造新技术：电场驱动喷射沉积微纳3D打印；研制出国内首台具有完全自主知识产权的电场驱动喷射沉积微纳3D打印机。面向世界科技前沿和国家重大需求，近年提出先进电子与电路微纳增材制造新技术，并在多个前沿和新兴交叉领域取得突破。目前在低频/宽频透明电磁屏蔽，透明电加热，曲面共形电子（曲面共形天线，曲面透明电磁屏蔽，智能蒙皮），5G天线，透明天线，陶瓷电路、高性能柔性/拉伸透明电极，3D结构电子及柔性混合电子等方面应用效果显著，部分研究成果已经在民口、军口等单位得到应用和转化，尤其是高性能透明电磁屏蔽及透明电加热玻璃已具备批量化生产能力。目前，团队已经在国内外顶尖期刊Advanced Materials、Advanced Science、Small、ACS Applied Materials & Interfaces、科学通报、中国科学、机械工程学报等发表高影响力论文50余篇，微纳尺度3D打印方面专利位居全球首位（2020年数据），团队为学校双高建设积极做出贡献。这些研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金重大基础研究项目、山东省重点研发计划、山东省高等学校青创科技支持计划及山东省自然科学基金等项目的资助。（撰稿：杨建军；审核：兰红波、彭子龙、山东省增材制造工程技术研究中心）
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在3D打印行业的商业化过程中，寻找杀手级应用成为关键目标。德国风险投资基金AM Ventures投资了一些初创公司，涵盖了从电动机到热交换器的广泛领域。其中，有一家公司Vectoflow，专注于3D打印流量测量系统。Vectoflow在细分市场中找到了一个完美的结合点，将增材制造的优势发挥到极致。
2023年5月20日，南极熊获悉，德国Vectoflow公司利用金属3D打印技术生产高性能探头，用于气体和流体动力学测量。这些探头在航空航天、汽车、能源和工业领域中发挥关键作用。
△Vectoflow利用3D打印技术实现多个探头于一体（多孔、静压、总压、温度）
使用3D打印优化流量检测
Vectoflow的联合创始人兼执行合伙人Christian Haigermoser在GE和BMW工作期间，开始考虑使用3D打印技术改进流量测量工具。他与联合创始人Katharina Kreitz合作完成了相关研究，并为创建Vectoflow公司奠定了基础。他们的目标是利用3D打印技术提高测量探头在各种应用中的准确性和灵活性。
由于现有的3D打印机无法满足Vectoflow制造优化探头设计所需的细节，为了满足打印这类小物体的要求，Vectoflow及合作伙伴必须对EOS机器进行精确调整，并开发专门的后处理步骤，以确保完全去除粉末并保护探头垫的精细加工。
通过与合作伙伴3D MicroPrint的合作，Vectoflow可以打印比传统激光粉末床融合系统制造更小的探针。此外，他们计划购买一台EOS机器，以进一步提高打印效果。这样的内部生产能够提高产品质量并缩短交货时间。通过3D打印制造精细部件，Vectoflow改善了测量设备的性能和操作方式。
△使用3D MicroPrint技术3D打印的探针
Vectoflow公司可提供直径仅为3毫米的3D打印金属探针产品，内部有五个直径为0.2毫米的通道。这个尖端可以与内部开发的压力测量工具连接，用于跟踪涡轮机压缩机叶片内空气的速度和方向。
由于Vectoflow能够获得精细的细节，因此探头集成到最终部件中，使得数据更加可靠。这些探头可以用于飞行发动机的压缩机叶片、无人机外部部件的皮肤等领域。在汽车领域，客户可以在风洞中使用这些探头来测量汽车的阻力，而在其他领域，它们可以用于跟踪系统内冷却空气的流动。
△Vectoflow的内部风洞用于探头校准
持续增长
Vectoflow成立于2015年，并在2016年获得了前两个机构的投资。公司由17名工程师组成的团队，他们具有航空航天和电子等领域的背景。
另外，该公司甚至拥有自己的风洞，可以以高达1.3马赫的速度对探测器进行校准。由于市场需求非常高，该初创公司目前正在建立第二个风洞。
△Vectoflow部分客户名单
探索的主要市场
Vectoflow在70个国家和80个研究机构拥有约300名客户，主要集中在汽车、工业机械和航空航天三个垂直领域。这些客户包括一些知名制造企业，如西门子、丰田和空客。虽然Vectoflow的探头主要用于测试目的，但公司的目标是成为正在运行的应用的供应商。
经过对风洞、汽车和飞机、喷气发动机内外的多种测量方法的探索，Vectoflow将其主要关注点缩小到两个特定市场：航空，尤其是无人机和风力涡轮机。飞机的速度与地速不同，必须考虑风速和其他影响其飞行方式的变量。
Haigermoser解释说：“当操作无人机，例如货运无人机时，您希望测量无人机的流速。中型无人机通常需要粗略测量速度，而更大的无人机，如军用无人机，则需要更精确地测量攻角、流向无人机的气流、飞行高度和速度。因此，每架飞机都配备了这样的传感器。我们通过提供低成本和高端模块的两种解决方案来满足不同需求。”
Vectoflow利用精确的探头来优化涡轮机发电系统，通过测量涡轮机的未对准情况来关注与风相关的变量。
AM Ventures助理Alexander Schmoeckel对Vectoflow探针的前景充满信心，认为其具有成本效益的优势和最小的数据依赖性将推动无人驾驶航空运输的发展。他们的创新技术将改善无人机的使用和效率，并能够测量以前无法测量的物体。此外，Vectoflow的先进技术在风能市场具有巨大潜力，可以优化清洁能源生产和提升风力涡轮机的性能。这项革命性的技术使Vectoflow成为无人机和风力涡轮机探头大规模制造的领导者之一。
△e-Genius-Mod无人机，由纯电动翼尖推进系统提供动力，并配备Vectoflow VectoDAQ 3D打印空气探测系统
探针是3D打印的理想用例之一
3D打印是Vectoflow探针的理想技术，也是3D打印的理想应用案例。产品尺寸适合批量生产，成本也低廉。Haigermoser解释说，Vectoflow的优势在于可以定制复杂零件并以合理成本批量生产。目前，大约80%的的客户需求探针定制，仅有20%采用标准，但这些比例未来一定会发展翻天覆地的变化。
通过3D打印技术实现了设计自由度的提升、复杂性的增加，并满足了高温和高压环境的要求。此外，金属3D打印技术还使得生产时间缩短、成本降低，为 该公司提供了竞争优势。因此，Vectoflow是一个充分展示了增材制造潜力的成功案例之一。
审核编辑 ：李倩}