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Self-Organization Postprocess for Additive Manufacturingin Producing Advanced Functional Structure and Material

  • Additive manufacturing (AM) is developing rapidly due to itsflexibility in producing complex geometries and tailored material compositions. However, AM processes are characterized by intrinsic limitations concerning their resolution and surface finish, which are related to the layer-by-layer stacking process. Herein, a self-organization process is promoted as an approach to improve surface quality and achieve optimization of 3D minimal surface lightweight structures. The self-organization is activated after the powder bed 3D printing process via local melting, thereby allowing surface tension-driven viscous flow.The surface roughness Ra (arithmetic average of the roughness profile) could bedecreased by a factor of 1000 and transparent lenses and complex gyroid structures could be produced for demonstration. The concept of self-organization is further elaborated by incorporating external magnetic fields to intentionally manipulate magnetic particles, which are mixed with the polymerAdditive manufacturing (AM) is developing rapidly due to itsflexibility in producing complex geometries and tailored material compositions. However, AM processes are characterized by intrinsic limitations concerning their resolution and surface finish, which are related to the layer-by-layer stacking process. Herein, a self-organization process is promoted as an approach to improve surface quality and achieve optimization of 3D minimal surface lightweight structures. The self-organization is activated after the powder bed 3D printing process via local melting, thereby allowing surface tension-driven viscous flow.The surface roughness Ra (arithmetic average of the roughness profile) could bedecreased by a factor of 1000 and transparent lenses and complex gyroid structures could be produced for demonstration. The concept of self-organization is further elaborated by incorporating external magnetic fields to intentionally manipulate magnetic particles, which are mixed with the polymer before printing and self-organization. This concept can be applied to develop programmable materials with specific microtextures responding to the external physical conditions.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:J. Chi, B. Agea Blanco, Giovanni BrunoORCiD, Jens GünsterORCiD, Andrea ZoccaORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Advanced Engineering Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse
8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley VCH
Jahrgang/Band:24
Ausgabe/Heft:6
Aufsatznummer:2101262
Erste Seite:1
Letzte Seite:8
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Additive Manufacturing; Self-organization; Triply Periodical Minimal Surface
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Additive Fertigung
DOI:10.1002/adem.202101262
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-540588
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:16.12.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:16.12.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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