肯尼索州立大学指出，3D打印部件的内部结构常常限制其强度和可靠性。该校最新研究表明，调整打印参数能显著提升部件性能，使打印构件的强度提升近三倍，为更安全高效的设计开辟了新路径。

在工程技术系副主任亚伦·亚当斯的指导下，机电工程专业学生埃里克·米勒正在探究内部结构特征如何影响核能等关键应用的性能。作为南方理工工程学院START实验室成员，米勒与专注于仿真、增材制造和先进材料研究的师生展开合作。

这项获得夏季本科生研究计划和二年级学者计划支持的项目，致力于探索微小设计选择如何影响3D打印部件的强度。亚当斯表示，该研究有望解决核燃料效率方面的长期难题。"当前核燃料是约硬币大小的颗粒状，像叠硬币般堆放在燃料棒内。"这位机械工程技术副教授解释道，"核反应启动后燃料膨胀会接触管壁。由于缺乏膨胀空间，燃料未完全耗尽前就必须更换，这限制了燃料利用率。我们最终期望通过复杂几何结构实现15%的燃料利用率提升。"

研究团队正探索如何通过3D打印创建内部通道和新颖晶格结构，为材料膨胀提供空间，从而提升效率与安全性。

米勒负责设计模型、准备仿真方案，并运用有限元分析测试不同晶格角度与密度的组合。他表示这项工作拓展了机电专业课程范畴，深化了对机械行为的理解。"机电专业对机械工程涉猎较少，因此我希望深入这个领域。研究材料强度和有限元分析是绝佳的学习体验。"从小痴迷3D打印可及性的米勒补充道，"小时候我经常弄坏东西，现在用200美元的打印机和免费软件就能制作替换零件。这让我能在家实现创意，哪怕不像核燃料这么复杂。"

密集仿真也带来了挑战。曲面几何所需的高精度网格划分已逼近实验室计算资源极限，亚当斯视此为教育过程的一部分："用一句话概括最大挑战就是资源，特别是运行高计算量仿真模型的能力。但埃里克总能超额完成任务。"

南方理工工程学院院长劳伦斯·惠特曼评价道："这正是我们倡导的实践型研究。埃里克和亚当斯博士开发的解决方案既有助于国家能源安全，也将推动制造业未来发展。"

米勒将在即将举行的美国机械工程师学会会议上展示肯尼索州立大学团队的研究成果。