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4D打印是什么,与3D打印有什么区别
作者:地创三维3D打印机 浏览: 发布日期:2018-11-09 10:59

4D打印这一新兴技术正在吸引越来越多的关注。 4D打印,产品打印出来以保持受热,光,湿气或其他环境条件激发的形状,并转换成另一种形状。4D打印超越3D打印,扩大了造型的过程,增加了设计的自由度,从而催生了一种适应环境,自我调整的新型产品。然而,当前的4D打印通常涉及用于训练组件的复杂,冗长的后续过程。另外,当前4D印刷中使用的材料基本上是一些软聚合物,因此刚性缺陷限制了它们在结构部件领域中的应用。

来自新加坡科技大学,佐治亚理工学院和西安交通大学的研究人员走上了一条新的道路,创造性地将当前4D打印所需的后续机械训练过程直接植入3D打印过程本身,大大简化了4D打印技术。他们首先通过计算机模拟设计3D零件,然后高精度3D打印。3D部件在室温下保持其设计形状。一旦短暂加热,3D零件就可以快速转换为永久形状。这种4D打印技术不仅消除了设计和制造工作流程中复杂而长期的后续机械训练过程,而且还节省了高达90%的打印时间和耗材。

▲直接4D打印概念和实验图

“我们的复合材料由两部分组成,具有不同的特性。在室温下,一部分较软,可以通过设计植入内应力,而另一部分则更坚硬,无压力,“新加坡科技大学丁震博士说。 “我们通过模拟计算。为了设计复合材料,在3D打印过程中植入的柔软材料的应力完全由硬质材料控制并且不能被释放,从而确保了打印的3D形状的高精度。加热后,硬质材料软化并软化,由于约束的丧失,材料中的内应力被释放,这直接导致复合材料的形状发生变化,并且通常是显著的变化”。新获得的形状不会随着温度的降低而变化,但冷却引起的部分材料变硬,整个部件表现出良好的刚性。研究表明,许多有趣的形状可以改变形状,其中一个网格结构在加热时可以扩展近8倍。

“新形状是永久性的,也就是说,即使你重新加热或冷却它,它也不会恢复到原始的3D打印形状,这是形状记忆效应的影响,”Georgia Tech H. 杰瑞齐教授分析说,“复合材料中的硬质材料具有形状记忆效应,因此新过渡的形状永久锁定。此外,印刷部分还具有形状记忆效果,也就是说,它可以被训练成任何形状,一旦加热,它将寻找并返回到新的永久形状,但不是最初印刷的原始形状。“

“这项研究的关键发展是提供一种新的,显着简化的4D打印方法,可以生产高度准确的可再培训产品,预计将在许多领域(涵盖生物医学设备,3D电子产品和消费者)。产品“,新加坡科技大学马丁分校 L. Dunn教授说:“它甚至开辟了一种新的产品设计模型,使产品从一开始就设计成多种形状。”

 

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4D打印是什么,与3D打印有什么区别


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