METAMET 項目獲得資金開發(fā)晶格超材料，以滿足工業(yè)對輕質零件的需求

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字框架，用于設計和增材制造晶格金屬材料結構。項目背后的概念是由聯盟成員 Authentise、NS85 Ltd、Holdson Limited 和 Joining 4.0 Innovation（J4IC——蘭卡斯特大學和 TWI Ltd 之間的戰(zhàn)略合作伙伴關系）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鍵功能和設計。

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，即復雜的重復圖案，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，能夠實現極其輕質的結構，具有高強度重量比，同時還具有能量吸收特性、機械強度、熱管理能力和設計多功能性。這使得此類輕質結構對航空航天、汽車和運輸等行業(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重要。

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

METAMET項目對此的回應是利用先進的計算工具、優(yōu)化技術、材料科學專業(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所需的機械、聲學或電磁特性。

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

• 材料選擇，例如鋁、鈦和/或鋼合金；
• 晶格結構和細胞幾何形狀的概念設計，使用計算機輔助設計（CAD）進行設計實施；
• 模擬和優(yōu)化以評估結構、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。
  

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

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構的制造業(yè)提供重大好處。除了開發(fā)專有的新技術外，METAMET還將通過使用更少的能量生產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構的重量，并提高其在運營時的燃油效率�！�

METAMET 項目根據第10081046 號撥款協議獲得了 Innovate UK 的資助，為期 18 個月。