德国资讯 把时间打印在金属中德国黑森州做到了！，黑森州作为德国经济实力最强的联邦州，同时作为通往欧洲的大门，不仅拥有大量前景广阔的朝阳产业和卓越的研究机构，还为全世界投资者提供通往德国市场和欧洲市场的绝佳商业渠道。

　　德国水和废水处理技术产业作为黑森州的重点发展产业，总收入在去年突破10亿大关。其中中国市场出口额占产业总出口额的10%，中国成为德国水处理技术产业最大的出口市场。

　　另外，黑森州对材料技术领域进行深入研究，以进一步开拓行业前景。学术研究与商业发展的共赢，是黑森州的目标！

　　黑森州首府法兰克福作为水净化装置、废水和污泥处理装置的组件和系统制造商所在地，其出口总额从2017年的9.99亿欧，飙涨至2018年的10.38亿欧元，同比增长了3.9%。产业出口额首次突破10亿大关。

　　即使欧盟个别国家地区不大太平，时有大事件发生，如英国脱欧、希腊破产等，但是，欧盟各成员国一直以来都是德国水和废水处理技术产业制造商的重要目标客户。2018年,出口欧盟各成员国的订单总额增长了5.3%,达到4.542亿欧元。有效维护了德国持续稳定的高出口额。

　　但是，德国水和废水处理技术产业在世界其它地区2018年销售情况不尽相同，亚洲和非洲的订单数量出现明显下滑,而来自美国和中东的出口订单有明显的增加。

　　即使来自中国的订单锐减，出口总额较去年下降了12.7%，亚洲市场也以2.104亿欧元的订单总额成为全球第二大买主。尾随其后的是欧盟成员国以外的欧洲地区，订单总额达1.298亿欧元，较上一年增加了1.8%。来自美洲地区的出口订单达到1.121亿欧元，较上一年增长了21.7%，增长部分订单主要来自南美洲地区。

　　2018年，两大世界级博览会IFAT和ACHEMA在德国相继举行。德国水和废水处理技术产业最重要的四大出口单一市场排名稳定。来自中国的订单虽较上一年减少了24.4%，但依然以1.023亿欧元的订单总额稳居排名第一位。第二名的法国，订单总额也较上一年减少了0.9%，达到6640万欧元。来自美国的出口订单额达到5940万欧元，较上一年减少0.3%，来自英国的出口订单额达到5690万欧元，较上一年增加了11.6%。

　　排名第五的出口市场是俄罗斯，截至2017年,出口俄罗斯订单总额呈持续下降趋势，2018年度出口额较2017年下降6.6个百分点，俄罗斯曾是德国最重要的市场。排名第六的是瑞士，2018年向德国发出订单总计5060万欧，较上一年上升18.5个百分点。

　　2018年，德国水和废水处理产业生产商在中国市场的亏空被其它出口市场（如瑞士、荷兰等）大幅增长的出口销售额成功填补。

　　卡塞尔大学能让金属出现神奇的变形，就像被鬼手操控一样，这正是传说中的形状记忆合金。形状记忆合金的研究不仅为四维打印建立了基础,业内人士相信，这将为德国工业开辟出全新的行业前景。在未来也许会出现可自动调节的着陆襟翼和具有自愈功能的组成部件，一切指日可待！

　　来自卡塞尔大学的Thomas Niendorf在办公室为我们表演了一个魔术。他将一个回形针掰成一条直线。然后微笑着将其浸入一杯热水中。突然，被掰成直线的回形针在没有任何外力作用的情况下恢复了原来的形状。

　　Niendorf教授并非什么魔术师，而是卡塞尔大学材料工程系金属材料专业导师。他所用的回形针是由镍钛,也就是所谓的形状记忆合金材料制成。这种具有记忆属性的合金，简称FGL，在变形之后再被加热到某一温度，就能自动恢复到原来的形状。由于它的记忆属性，人们可以通过改变其外部温度或对其通电，进而控制其形状的改变。

　　卡塞尔大学的专业研究小组对这种金属特性产生的效应非常感兴趣。Niendorf教授在2015年开始接手这个研究项目,他在该研究领域内提出四个研究重点:增材制作；分析性残余应力测定；边界值、应力、金属疲劳和抗疲劳强度；形状记忆合金技术。目前,德国只有少数研究团队对智能金属进行深入研究。卡塞尔大学的研究小组已经成为该领域的焦点。

　　形状记忆合金FGL可用于生产多种机器组件，这些组件无需依赖电力发电机或者液压系统，就可自动变换成原来的形状，大大减轻了机器负重。不管是对汽车制造业还是航空航天制造业来说，这种由FGL构成的组件前景都相当可观。

　　然而，就目前材料领域已有的专业技术而言，能用于制造记忆合金的材料只有镍钛。由于记忆合金中镍含量极高，而且所需制造工艺精细，因此合金价格十分昂贵，无法大量投入使用。研究人员发现，与镍钛同属的铁基材料极有可能替代镍钛成为记忆合金的主要构成材料，且其价格相对便宜。

　　一旦铁基材料替代镍钛成功制造出新型记忆合金，不仅降低了材料成本，最大的优势在于简化了原本复杂的制造工艺，运用钢铁制造业现有的工艺即可对其进行制造生产。这对于材料领域还有卡塞尔大学的研究团队来说都极具诱惑力。Niendorf教授表示：“到目前为止,还没有人对这种由铁基材料组成的新型形状记忆合金FGL的疲劳性能进行深入研究。我们是第一个全面做到这一点的团队。”

　　因为工业生产中需要能适用于高温环境的合金，例如电线、钢板、弹簧等机械部件，而大部分材料很难在高温中恢复原来的形状。运用4D打印技术和形状记忆合金FGL也就应运而生。

　　卡塞尔大学的专业研究小组采用增材制造技术，运用激光或电子射线将碾碎的FGL材料粉末一步步铸成三维体机械组件。这些组件在成型后可以变成原先设定的形状，由此人们可以在三维模型打印中添加第四个维度:时间。“通过3D打印机可以很好地对记忆合金进行处理，远胜过碾子或铸造等传统制造技术。”Niendorf教授解释道。

　　该研究小组对FGL的材料特性进行深入研究测试，对SD打印出来的机械组件进行层层测试、分析。他们运用电子显微镜和x射线衍射仪对材料的所有细节部分进行扫描，通过微观结构分析进一步了解SD打印机设置对3D物体属性的影响，以及变形、裂缝或孔隙形成的发生位置。随后再使用In-situ程序对其进行机械测试，测试材料的断裂和变形作用。研究人员也曾将相同的程序运用在传统材料测试上,但是，他们将在智能合金测试上添加额外的机能疲劳性测试，以检测由材料记忆作用触发的变形频率。

　　Niendorf教授相信, 4D印刷很快将开辟全新的行业前景。由普通金属和智能合金共同构成的新型材料模型将从此建立。材料部分区域可变形，其余部分保持刚性。这种材料未来可能被制作成金属线，金属棒和金属网等被广泛运用，这些机械组件中集成的FGL部分在发生变形之后，即使没有外力作用,也能通过自身内应力作用恢复到最初的形状，依靠组件材料属性就能完成所有需要的形状变化。到时候，伺服电机、带回程机制的装置还有反拉弹簧都将被淘汰。

　　就像科幻小说里描述的那样，Niendorf教授以及他的研究人员还希望进一步开发拥有自愈功能的金属材料。使用3D打印技术，在正常的金属材料的微观空隙间纳入形状记忆合金。一旦组件因损耗出现任何部分断裂,可立即触发记忆合金的变形功能,从而达到自愈效果。但在目前的研究阶段，已有的制造水平还远远未能实现这种设想。“4D组件距离实际投入使用仍然任重道远，”Niendorf说：“我们仍处于基础研究阶段。”

　　另外，Niendorf教授在办公室表演魔术用的那个回形针其实并非来自卡塞尔大学实验室,而是来自网上商店。“我们也可以自己做出这个东西,但是花费昂贵。显然我们有更重要的事情需要去做。”