METAMET 項目獲得資金開發(fā)晶格超材料，以滿足工業(yè)對輕質(zhì)零件的需求

2024年4月1日，南極熊獲悉，英國創(chuàng)新開發(fā)局（Innovate UK）的政府資源效率材料和制造業(yè)（REforMM）計劃對新的 METAMET 項目進行了資助。該項目提出了一個數(shù)字框架，用于設(shè)計和增材制造晶格金屬材料結(jié)構(gòu)。項目背后的概念是由聯(lián)盟成員 Authentise、NS85 Ltd、Holdson Limited 和 Joining 4.0 Innovation（J4IC——蘭卡斯特大學(xué)和 TWI Ltd 之間的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系）共同提出的。

△示例圖顯示了定制的增材制造發(fā)動機鈦晶格支架。增材制造 (AM) 的使用使鈦部件得以優(yōu)化，以減輕重量并減少材料浪費，重點是增材制造的關(guān)鍵功能和設(shè)計。

METAMET項目的目的是找到一種利用晶格優(yōu)化 3D 打印零件的全面且可追溯的方法，即復(fù)雜的重復(fù)圖案，可以為零件提供額外的材料特性，例如定向冷卻、減少振動和增強抗裂性。尤其是金屬微晶格，能夠?qū)崿F(xiàn)極其輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)，具有高強度重量比，同時還具有能量吸收特性、機械強度、熱管理能力和設(shè)計多功能性。這使得此類輕質(zhì)結(jié)構(gòu)對航空航天、汽車和運輸?shù)刃袠I(yè)極具吸引力，在這些行業(yè)中，減輕重量對于燃油效率和整體性能至關(guān)重要。

然而，設(shè)計和制造晶格超材料面臨著挑戰(zhàn)，包括：處理復(fù)雜且?guī)缀螐?fù)雜的結(jié)構(gòu)、識別合適的材料；需要開發(fā)復(fù)雜的新制造技術(shù)來生產(chǎn)這些精確的結(jié)構(gòu)；解決規(guī)模和尺寸限制，以促進大規(guī)模生產(chǎn)，同時保持所需的性能。

METAMET項目對此的回應(yīng)是利用先進的計算工具、優(yōu)化技術(shù)、材料科學(xué)專業(yè)知識和創(chuàng)新制造方法來克服所涉及的挑戰(zhàn)，并在晶格超材料中實現(xiàn)所需的機械、聲學(xué)或電磁特性。

因此，METAMET 的研發(fā)(R&D) 活動將致力于提供涵蓋設(shè)計和制造金屬微晶格所需的全部步驟的端到端數(shù)字框架。工作將包括：

• 材料選擇，例如鋁、鈦和/或鋼合金；
• 晶格結(jié)構(gòu)和細胞幾何形狀的概念設(shè)計，使用計算機輔助設(shè)計（CAD）進行設(shè)計實施；
• 模擬和優(yōu)化以評估結(jié)構(gòu)、行為、強度重量比和能量吸收能力等特性；
• 使用粉末金屬進行增材制造、后處理和測試表征。
  

在驗證設(shè)計和制造階段后，最終目標將是通過使用定制制造設(shè)備或與專業(yè)制造設(shè)施合作等選項，擴大制造規(guī)模以實現(xiàn)現(xiàn)實世界的部署。

Joining 4.0創(chuàng)新中心(J4IC) 主任 Darren Williams 教授表示：“J4IC很高興成為這一潛力巨大的新項目的一部分，該項目有望為輕量化零部件和結(jié)構(gòu)的制造業(yè)提供重大好處。除了開發(fā)專有的新技術(shù)外，METAMET還將通過使用更少的能量生產(chǎn)輕量化零部件來支持更廣泛的環(huán)境目標，如減少材料消耗和碳排放。反過來，這將有助于減輕更大結(jié)構(gòu)的重量，并提高其在運營時的燃油效率。”

METAMET 項目根據(jù)第10081046 號撥款協(xié)議獲得了 Innovate UK 的資助，為期 18 個月。