近日，英國倫敦布魯內爾大學的Eujin Pei和Giselle Loh討論了如何控制材料特性和材料行為來支持功能的集成。

Eujin Pei和Giselle Loh合作開發功能分級添加劑制造（FGAM）

3D打印通常用作生產具有幾何自由度的部件，并使操作員能夠完全控制生產過程鏈。

我們預測，在未來五年，功能分級添加劑制造（FGAM）的前景將使我們能夠專注于以材料為中心的制造，突出顯示結構-性質關系

該方法的特征在于同時合成和致密化三維物體，所述三維物體由預定組織的沉積材料驅動，而不僅僅是其形狀和形式。

為什么功能分級添加劑制造重要？

FGAM是一種集成設計方法和一個模型化的技術框架，用于模擬、分析和制造組件，其特征在于組成和結構在體積上的逐漸變化，對應于多個不斷變化的功能約束。

FGAM部件從其屬性層次獲得其多功能狀態，可以通過映射性能要求并在整個3D空間中分配材料結構來實現。

FGAM建立了從輪廓建模（基于幾何和形狀）到材料性能（基于功能參數）建模的根本性轉變。FGAM的目標是制造基于性能的幾何組件，由其分級屬性和材料行為驅動，以支持功能的集成。

使用添加劑制造來改變微觀結構

使用FGAM可以實現諸如改變玻璃化轉變水平、密度、彈性和半透明度等性能。微結構相的差異有助于單一成分內不同的材料性質。

簡而言之，功能分級添加劑制造（FGAM）被定義為單個添加劑制造過程，其使用材料的漸變混合或控制材料的密度以在一個部件內制造具有可變特性的自由形狀物體。

對于當前的計算機輔助設計（CAD），現有的局限性在于采用數字實體（編程、設計和仿真），可以準確描述材料的微尺度特性并生成刀具路徑進行制造。

用于AM技術的當前CAD工具仍然相當傳統，并且在這種文件格式中沒有考慮到重要的信息。

對于發展FGAM技術，需要一種全新的計算機輔助工程（CAE）分析方法，模擬和管理本地組成控制（LCC）的材料信息。

據悉，Eujin是Brunel Design的理學學士產品設計和理學士產品設計工程課程的項目總監。他是特許工程師（CEng）和特許技術產品設計師（CTPD）。他在英國標準協會（BSI）主持了AMT/8，出版了添加劑制造國家標準。

Giselle Loh是倫敦布魯內爾大學博士研究生。Giselle目前正在研究功能分級添加劑制造和4D打印。