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天工社3D打印

新的4D打印技术让3D打印对象在受热时发生永久变形

2017-4-14 14:25| 发布者: admin| 查看: 741| 评论: 0

摘要: 近日,一项国际联合研究有了最新成果:一种可让打印对象在受热后永久转换成不同形状的3D打印方法。这种新技术是一种4D打印,是佐治亚理工学院、新加坡技术与设计大学(SUTD)和西安交通大学联合研究的结果。那什么是 ...

近日,一项国际联合研究有了最新成果:一种可让打印对象在受热后永久转换成不同形状的3D打印方法。这种新技术是一种4D打印,是佐治亚理工学院新加坡技术与设计大学(SUTD)和西安交通大学联合研究的结果。

那什么是4D打印呢?就是将时间和运动元素引入3D打印它并不是一项全新的技术一段时间以来,全球各地的研究人员一直在开发等因子会变形的各种不同打印材料。大部分现有4D打印研究依赖于水凝胶的使用,但水凝胶非常柔软,变形后难以保持形状三所高校的最新联合研究正好弥补了这方面的不足。

该研究最近发表在《Science Advances》杂志上,题目为“通过活性复合材料的直接4D打印”。新技术涉及3D打印一层层的形状记忆聚合物(SMP),经过编程会对受热有不同的反应。SMP一种智能聚合物,“记住”其原始形状热时会变成预定形状。

“通过将机械编程后处理步骤直接整合到3D打印过程新方法大大简化了4D打印并增加了它的潜能。这允许计算机模拟来设计高分辨率3D打印件,3D打印完成后,通过简单的加热可将其直接快速地转换成新的永久结构,”研究人员解释说。

为了展示新的3D打印技术,研究团队制作了许多不同的可变形物体,其中包括一相当复杂的花,遇到热水时,它的花瓣收缩和弯曲以及一个晶格结构,放入热水时,其大小几乎可扩展原始尺寸的八倍。转换所需的时间极短,在五秒钟左右,这比以前的水凝胶4D打印技术要快得多通过设置各种打印参数,研究人员还能在一定程度上控制最终的转换形状。

“在室温下我们的复合材料有一种柔软的材料,可被编程包含内部应力,而另一种材料是硬的。我们用计算模拟来设计复合材料组件,其中刚性材料有一个可防止柔软材料3D打印后释放编程的内部应力形状和尺寸。加热时,刚性材料会软化,并允许柔软材料释放应力从而让打印件的形状发生变化。这个过程通常很戏剧,”研究人员解释说。

虽然该技术仍处于初期阶段,但已经显示出许多潜在的应用可能性。例如,4D打印物体创建紧凑的堆叠或卷状结构时可能会极其有用,这些结构运送起来很简单,然后在需要时进行扩展。有一天,该技术甚至可能会让打印物体对光,甚至电等不同刺激作出反应

SUTD教授Martin L. Dunn表示该技术可在生物医学设备3D电子产品和消费类产品上无数应用”,并补充说,“甚至产品设计开创了一种新范式,开发人员不仅要设计最初的产品,还要为其在后续服务中的多种模式进行设计。

(编译自3ders.org)

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