报告时间：2019年9月24日（星期二）15:00

报告地点：机械楼214

举办单位：英国威廉希尔公司

学术报告信息（一）

报告题目：Silicone 3D Printing and Medical Device Development

报告时间：2019年9月24日（星期二）15:00-15:20

报告人：Jeff Plott

工作单位：University of Michigan Ann Arbo

报告人简介：

Dr. Plott completed his undergraduate, master’s, and PhD in Mechanical engineering at the University of Michigan. Dr. Plott’s research is primarily in design and manufacturing with his PhD focusing on the additive manufacturing of soft silicone elastomers, enabling the custom manufacturing of functional and compliant silicone structures with potential use in countless medical, consumer, transportation, and building applications. Additionally, Dr. Plott designs and develops medical devices including: (1) a long-term nasophyngeal airway (NPA), (2) a wound cleaning device to minimize aerosols, (3) the clot buster mechanical thrombectomy device for stroke treatment, (4) a catheter balloon for gastroesophageal resuscitative occlusion of the aorta (GROA), (5) custom silicone CPAP/BiPAP masks for ALS patients, (6) a lacrimal stent to facilitate tear drainage, (7) a microvascular anastomosis device, (8) a tourniquet for military and civilian use, (9) a device to aid in the treatment of neuroma, and (10) a prostate biopsy needle device.

报告简介：

Dr. Plott’s final talk will be about his current areas of research, including medical device development, and tips for how to do research at the University of Michigan.

Due to the soft nature of silicone, additive manufacturing (AM) is technically challenging. The tangential and normal forces imparted by the extrusion-based AM of silicone were experimentally studied to investigate the effects of three key process parameters: volumetric flow rate, nozzle tip inner diameter, and layer height. A CFD model was also created and compared to the experimental results. The interaction between the nozzle tip and extruded silicone bead is controlled to either prevent any interaction, flatten the top surface of the extruded silicone, or immerse the nozzle in the extruded silicone. Results showed that tangential and normal forces strongly depend on this interaction. These findings create a foundational understanding of the extrusion-based AM of silicone and other soft materials. The results presented can be implemented to enable control strategies which may greatly expand the design freedoms for producing compliant, stretchable, and functional custom silicone parts.

学术报告信息（二）

报告题目：Material Extrusion of Ankle-Foot Orthoses

报告时间：2019年9月24日（星期二）15:20-15:40

报告人：Robert Chisena

工作单位：University of Michigan Ann Arbo

报告人简介：

Dr. Robert Chisena completed his undergraduate degree at the Pennsylvania State University and his PhD degree at the University of Michigan in Mechanical Engineering. During his PhD, Dr. Chisena’s research was on the manufacturing, inspection, and mechanics of additive manufactured parts. His developments were in two areas: a specialized additive manufacturing wave infill for mechanical property tuning and the automated inspection of additive manufactured parts using computed tomography. Additionally, Dr. Chisena is studying atherosclerosis, the number one cause of death in the world, and is developing a cardiovascular device for its treatment. Dr. Chisena is progressing this device through the regulatory and testing process in the United States.

报告简介：

Dr. Chisena’s first will talk about his time at the Pennsylvania State University and the University of Michigan to provide a perspective on life, how to study, and how to perform research.

Dr. Chisena’s second presentation will describe his PhD work on the material extrusion of ankle-foot orthoses. Material extrusion (MEX), also known as fused deposition modeling (FDM), is an additive manufacturing (AM) process that deposits a molten thermoplastic material layer-by-layer from a heated nozzle. This talk will discuss the use of MEX in the fabrication of the thin-walled structure (TWS), such as the ankle-foot orthosis (AFO). Three requirements for the AFO and other TWSs fabricated by MEX are that they are lightweight and durable and have tunable structural stiffness.

This research shows: (1) the wave infill can be used to generate a lightweight TWS with tunable structural stiffness, (2) CSM is a powerful finite element technique that may be used to design MEX wave infill TWSs, (3) CT and MMGD may be used to quantify the internal structure of MEX filaments and parts, and (4) voids from the MEX process occur at interfaces between layers, possibly due to large thermal gradients and plastic shrinkage. This research will inform and improve the MEX fabrication process to fabricate TWSs with tunable structural stiffnesses and are lightweight and durable.

学术报告信息（三）

报告题目：航空异质构件钻削刀具温度特性及制孔关键技术研究

报告时间：2019年9月24日（星期二）15:40-16:00

报告人：朱兆聚

工作单位：福州大学

报告人简介：

朱兆聚，讲师，福州大学机械工程及自动化学院，2019年6月于山东大学获得工学博士学位（硕博连读），主要从事航空异质构件高效加工及刀具设计研究。在2016.09-2018.11期间于美国密西根大学安娜堡分校进行联合培养学习。博士期间以第一作者发表学术论文10篇，其中包括机械制造领域国际权威期刊J. Mater. Process. Tech., J. Sandw. Struct. Mater., 和J. Manuf. Process等SCI/EI收录论文7篇，已授权发明专利2项，实用新型4项，ASME会员，先后获得机械工程全国博士论坛优秀学术论文奖、山东大学研究生优秀学术成果奖、山东大学一等专业奖学金及山东大学优秀研究生等奖励或荣誉。

报告简介：

针对在航空航天领域异质叠层构件钻削加工过程中，缺乏刀具温度分布研究，难以制定合理的制孔工艺等问题，开展航空异质构件钻削刀具温度特性及制孔关键技术研究，基于Tool-foil热电偶系统，获得了刀具沿主切削刃温度分布规律，利用传热反算中共轭梯度方法，构建了钻削过程刀/屑间摩擦热能传递分配关系，建立了沿刀具主切削刃温度分布模型；阐明了钻削铝/钛叠层结构时刀具温度分布等加工特性，建立了钻削工艺参数与温度分布之间的数学关系模型，通过描述钻削过程中切屑的三维形成过程，揭示了钛合金钻削切屑成形机理；提出了多尖刃钻头、阶梯刃钻头和双锥角钻头新型刀具结构，揭示了不同刀具结构和冷却润滑方式在铝/钛合金异质构件钻削时对加工特性和主切削刃上温度分布的影响规律，为实现航空结构件高效高质量加工提供关键技术支持。

学术报告信息（四）

报告题目：飞秒激光打印结合毛细力自组装制备三维微纳功能结构及其应用

报告时间：2019年9月24日（星期二）16:00-16:20

报告人：劳召欣

工作单位：中国科学技术大学

报告人简介：

劳召欣，男，2012年本科毕业于威廉公司官网测控技术与仪器专业，2012年9月进入中国科学技术大学精密机械与精密仪器系开始研究生阶段学习。2017年6月获得博士学位，此后在中国科学技术大学微纳米工程实验室从事博士后研究工作。主要研究方向集中在利用飞秒激光三维直写技术与自组装技术进行微纳功能结构加工方面。劳召欣博士攻读博士学位期间在ACS nano, PNAS, Small, Adv. Funct. Mater., Lab on Chip等国际著名学术期刊发表或合作发表论文19篇，其中一作影响因子总计37，google学术被引二百余次。获得了博士生国家奖学金，中科院院长奖学金，中国科学技术大学第一届优秀博士论文（2%）等奖励。博士研究课题相关成果被中国科技部网站、凤凰网、腾讯教育、Asian Scientist等权威媒体报道或转载。2018年8月入选香江学者计划。

报告简介：

微纳加工手段的进步使得多种多样的微纳功能器件被加工出来。但是，在传统的top-down技术中，多层级微纳结构的实现往往需要依赖昂贵的加工设备和繁复的工艺步骤。而随着模仿生物学微纳结构复杂度的不断提高，传统的top-down微纳加工手段越来越难以满足快速、方便制造复杂多层级微纳功能器件的要求。针对上述问题，一个可行的技术方案是将top-down技术与bottom-up技术相结合。用传统的top-down技术加工出相对简单的基本微纳结构单元，并控制其位置、形状、尺寸用于引导微观力（毛细力、范德华力、静电力、氢键）通过自组装方法形成规则、复杂的多层级微纳结构。液体蒸发过程中产生的毛细力引起的结构汇聚现象无论在自然界还是在微纳加工中都普遍存在。劳召欣博士的研究工作将毛细力驱动自组装与飞秒激光3D打印技术相结合，提出了一种用于制备复杂微纳功能结构的加工方法，并对使用本方法得到的微纳结构的应用进行了研究。本报告围绕飞秒激光打印辅助的毛细力驱动自组装（Laser Printing Capillary-force driven Self-assembly, LPCS）这一加工复杂微纳功能结构的方法，介绍其方法原理及在多层级微纳结构，仿毛细血管，柔性基底多层级结构等微纳功能器件制备方面的应用。

学术报告信息（五）

报告题目：人多能干细胞来源的3D神经管模型的建立

报告时间：2019年9月24日（星期二）16:20-16:40

报告人：郑媛媛

工作单位：中国科学技术大学

报告人简介：

郑媛媛，女，2012年本科毕业于威廉公司官网生物工程专业，2012年9月进入中国科学技术大学生物化学与分子生物学专业开始硕士研究生阶段学习，2015年9月转入中国科学技术大学生物医学工程专业攻读博士学位，2019年6月获得博士学位。2016年11月-2018年11月在美国密歇根大学机械工程系进行博士联合培养。主要研究方向集中在利用人的多能干细胞生成3D的类神经管结构。郑媛媛博士攻读博士学位期间在Science子刊Science advances等国际著名学术期刊发表或合作发表论文5篇。

报告简介：

鉴于稀有的人类胚胎样本和数量有限的非人类灵长类动物胚胎，人类胚胎中枢神经系统的发育过程仍然是神秘的。近年来，从人类多能干细胞（hPSCs）产生人类中枢神经系统结构的研究有了较大发展，引起了科研工作者们对使用这种体外合成的人体神经系统组织来进行人类神经系统发育，神经发育毒理学和神经系统疾病等研究的兴趣。郑媛媛博士的研究工作利用hPSCs具有分化成任意细胞的能力和自组织特性与仿生的3D培养系统相结合，开发出了3D的人类胚胎神经管样结构。本报告将主要介绍该体外3D神经管模型的生成过程，包括神经板形成，神经管沿背腹轴的模式化和脊髓运动神经元的形成。

学术报告信息（六）

报告题目：骨头切削机理及骨钻温度控制研究

报告时间：2019年9月24日（星期二）16:40-17:00

报告人：罗源嫱

工作单位：湖南大学

报告人简介：

罗源嫱，湖南大学机械与运载工程学院博士研究生，于2016年底前往美国密歇根大学安娜堡校区进行联合培养两年。

报告简介：

由于骨组织各向异性且骨头微结构复杂，骨头进行骨切和骨钻时分别会产生不平整切削面或过高温度，对骨细胞进行烧伤，延长病人恢复时间，因此研究了解骨头切削机理，了解不同骨单元方向下产生的骨屑形态和切削力特点。针对骨头钻削中温度过高缺陷，根据骨科手术中手钻特点设计一套针对骨头钻削的冷切系统，通过实验比较得其钻孔后骨头温度降低了48%。

学术报告信息（七）

报告题目：梯度弹性模量多孔硅胶泡沫的3D打印技术及应用

报告时间：2019年9月24日（星期二）17:00-17:20

报告人：田晓青

工作单位：威廉公司官网

报告人简介：

田晓青，英国威廉希尔公司副教授，2016年9月-2018年1月，在美国密西根大学从事博士后研究。2016年9月-2018年1月，在美国密西根大学安娜堡校区从事博士后研究工作，合作教授：Albert Shih，期间主要从事硅胶3D打印路径规划、踝足矫形器关键技术、可穿戴式柔性传感器设计与制作等方面的研究。目前主持国家自然科学基金面上项目1项，主持完成国家自然科学基金青年 、安徽省自然科学基金项目、威廉公司官网学术新人B计划以及安徽省科技重大专项合作项目等多项。近五年在国内外著名期刊上发表或合作发表学术论文30余篇，申请中国发明专利6项，美国发明专利1项，获计算机软件著作权10项。

报告简介：

硅胶材料在柔性机器人、可穿戴设备、软生物电子器件和能量吸收等装置中有很好的应用潜力。通常绝大多数的硅胶零件都是通过射出成形方式生产的，但高昂的模具加工成本和冗长的交期使材料的射出成形并不符合少量多样的客制化生产潮流，并且由于脱膜工艺的局限性，很难实现具有复杂内部结构零件的制造；其次也很难实现同一种零件具有功能梯度材料特性的制造。而硅胶的3D打印可以克服上述问题，打印的产品软硬可调，并且还能够在连续的打印过程中使用多种不同的材料。采用基于粘性液体直接挤出型硅胶3D打印工艺制造柔性可穿戴设备（包括柔性传感器、弹性泡沫、假肢/肢具等）具有效率高、成本低、稳定性好等特点。报告重点介绍采用粘性液体的卷绳效应作为基本路径曲线，制作具有梯度弹性模量硅胶泡沫的方法。研究结果也可应用于其他粘性液体的3D打印过程中。