哈尔滨工业大学乔菁、李隆球等科研团队在中国工程院院刊《Engineering》发表题为 “Design and In Situ Additive Manufacturing of Multifunctional Structures” 的研究性文章。该研究提出了一套定制化设计和制造多功能结构的系统方法，为高性能设计和先进制造提供了重要支撑，在航天领域展现出广阔应用前景。乔菁、李隆球为通讯作者
多功能结构（MFSs）整合了多种功能，以实现卓越的性能。然而，传统的设计和制造方法——通常缺乏质量控制，且在很大程度上依赖于多工位的复杂设备来实现不同材料和器件的集成——无法满足航空航天工程等新兴产业中多功能结构应用的需求。基于面向制造的设计理念，我们采用了一种分层调控方法，并建立了优化模型，来设计具有承载、导电、导热和辐射屏蔽功能的典型多功能结构。哈工大团队开发了一种高温原位增材制造（AM）技术，用于打印各种金属线材或碳纤维增强的高熔点聚醚醚酮（PEEK）复合材料。研究发现，尽管该多功能结构质量较轻，但其刚度比聚醚醚酮基材高出21.5%。嵌入的电子器件在弹性变形阶段后仍能保持功能。与聚醚醚酮基材相比，该多功能结构在中心热源区域下方的等效热导率提高了568.0%，辐射屏蔽性能提升了27.9%。此外，哈工大团队还快速构建了一个带有多种多功能结构的卫星原型作为示例。这项工作为高性能设计和先进制造提供了一种系统方法，在工业设备的功能扩展和性能提升方面展现出可观的前景。
开放获取论文：张岩, 张广玉, 乔菁, 李隆球 多功能结构设计与原位制造[J]. 工程（英文）, 2023, 28(9): 58-68 DOI:10.1016/j.eng.2022.11.009
#智能化技术 #增材制造 #先进制造 #高性能设计 #哈工大 #原位制造 #机械设计 #智能制造
多功能结构（MFSs）整合了多种功能，以实现卓越的性能。然而，传统的设计和制造方法——通常缺乏质量控制，且在很大程度上依赖于多工位的复杂设备来实现不同材料和器件的集成——无法满足航空航天工程等新兴产业中多功能结构应用的需求。基于面向制造的设计理念，我们采用了一种分层调控方法，并建立了优化模型，来设计具有承载、导电、导热和辐射屏蔽功能的典型多功能结构。哈工大团队开发了一种高温原位增材制造（AM）技术，用于打印各种金属线材或碳纤维增强的高熔点聚醚醚酮（PEEK）复合材料。研究发现，尽管该多功能结构质量较轻，但其刚度比聚醚醚酮基材高出21.5%。嵌入的电子器件在弹性变形阶段后仍能保持功能。与聚醚醚酮基材相比，该多功能结构在中心热源区域下方的等效热导率提高了568.0%，辐射屏蔽性能提升了27.9%。此外，哈工大团队还快速构建了一个带有多种多功能结构的卫星原型作为示例。这项工作为高性能设计和先进制造提供了一种系统方法，在工业设备的功能扩展和性能提升方面展现出可观的前景。
开放获取论文：张岩, 张广玉, 乔菁, 李隆球 多功能结构设计与原位制造[J]. 工程（英文）, 2023, 28(9): 58-68 DOI:10.1016/j.eng.2022.11.009
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