增材制造和生物打印
首席教授:博士. Jianzhi李
小组成员:Anil Srivastava, Miguel Gonzalez, Andy 基督教, Dae Kim, Ben Xu
项目:
1. 选择性激光合金化:一种具有超高熔化温度的金属陶瓷印刷创新方法, 以单质金属粉末(CP、Ti和B粉末)为基础的低温工艺
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以前的工作:过程建模和热模型和实验验证
选择性激光合金直接从元素粉末打印3D零件的概念是在这项工作中首次提出的. 该小组对该过程的控制热模型进行了进一步的调查. 考虑了合金过程中Ti与B放热反应的影响, 建立了具有三组参数的热模型来预测选择性激光合金化过程中产生的现象. 为了验证这些模型, 一系列的实验, Ti和B的摩尔比不同, 用预混元素Ti和B粉末在雷尼绍AM250上进行. 实验验证了SLA概念,结果与模型的预测一致, 验证了这些模型.
迎宾胡, Jianzhi李, “选择性激光合金化元素钛和硼粉末:热模型和实验验证”材料加工技术杂志, 249 (2017) 426–432
- 目前的研究方向:多尺度过程建模、热流体动力学和SLA
2. 机械合金亚稳合金(Al5Fe2粉末)的选择性激光熔化, 增材制造(AM)技术, 能够生产复杂结构的金属制品. 作为高强度轻质材料, 铝合金在SLM中加工,由于散热快,能耗高,光洁度差. 先前的研究报道了高激光功率(300 W)和慢扫描速度(500 mm/s)在SLM下加工铝合金. 本研究利用机械合金化产生的亚稳Al5Fe2粉末体系进行了Al-Fe合金的SLM加工. 亚稳态系统是由内能激活的热力学系统,在SLM下处理时可以产生能量捷径. 通过系列试验研究了最佳激光功率、扫描速度和扫描距离. 结果表明,在200 W激光扫描和1000 mm/s的相对高扫描速度下,可以加工并稳定亚稳Al5Fe2合金, 因此,亚稳态粉末的内能有助于降低铝合金SLM工艺的激光能量.
3. 316L不锈钢增材制造零件斜面选择性激光重熔表面粗糙度优化.
4. 资助:ARO W911NF-14-1-0083,金额488,000美元合作资助(雷尼绍):211,432美元(2015). 私人资金15,000美元(2017年). PUF: 130000美元
生物打印在疾病和药物研究中的研究现状
金沙中国生物医学研究小组在生物和医疗设备制造领域开展多学科合作研究项目. 目前课题组正在进行两个研究项目.
1. 设计3D人体视网膜模型
- 目前该团队(李, 基督教, 一名本科生和一名研究生)正在尝试利用超短激光生物打印系统来开发模拟体内生物生理和形态特征的3-D人类视网膜类器官系统, 由主要的视网膜细胞类型和适当的层压和突触组织组成, 代表了它们的生物学功能和相互作用.
- 最终目标是利用打印视网膜来支持未来视网膜疾病建模和治疗的研究, 或测试和开发药物(i.e.(高含量筛选)疗法.
2. 工程皮肤致癌研究:
- 在这个项目中, 该团队计划培养皮肤细胞,并将其组装成复制皮肤自然结构的结构
- 该项目的长期目标是1)研究适当的生物打印工艺所涉及的制造科学, 2)开发工程化皮肤,使医学院能够研究角质形成细胞的增殖机制.