研究突破：参数优化令3D打印部件强度激增三倍，推动核能等高要求应用升级

肯尼索州立大学的研究人员近期通过优化3D打印参数，显著提升了增材制造部件的力学性能，使其强度增加了近三倍。这项研究由工程技术系副主任Aaron Adams领导，机电工程专业学生Eric Miller在KSU的START实验室具体实施，并获得夏季本科生研究计划和二年级学者计划支持。

团队重点研究了晶格角度、密度和内部通道等参数对材料行为的影响。Adams指出，这项成果有望应用于核能领域，解决当前核燃料系统中燃料芯块因缺乏膨胀空间而利用率受限的问题。

他表示，通过复杂几何结构的设计，燃料利用率预计可以提高15%。

Miller在项目中承担了模型开发、模拟设置和有限元分析工作，测试了多种晶格配置。研究过程中，团队遇到了高分辨率模拟的计算挑战，曲面结构的精细网格逼近了实验室计算资源的极限。

Adams将技术难题视为学习过程的一部分，并肯定了Miller的坚持和主动精神。

这项研究反映了增材制造领域的一个新趋势：通过精确控制内部几何结构，可在微观和纳米尺度显著提升力学性能。

近期，宾夕法尼亚大学与奥胡斯大学的合作研究也表明，在3D打印机械超材料中引入受控无序性可使材料韧性提高2.6倍。计算模拟证实，节点位置的微调可有效分散应力，抑制裂纹扩展。

与此同时，多伦多大学研究人员采用多目标贝叶斯优化与双光子聚合技术，开发出超高比强度的碳纳米晶格结构。通过热解工艺进一步提升了材料在原子级别的结构完整性和力学性能。

Miller计划在即将召开的ASME会议上展示团队的研究成果。他表示，该项目不仅拓展了他的专业技能，也深刻影响了他的科研视角。