研究人員開(kāi)發(fā)新的3D打印方法以改變3D打印對象形狀?

研究人員開(kāi)發(fā)新的3D打印方法以改變3D打印對象形狀 
"近日，一組研究人員開(kāi)發(fā)出了一種新的3D打印方法來(lái)創(chuàng )建以響應熱量的可以永久轉換成不同形狀的對象。該團隊通過(guò)打印形狀記憶聚合物來(lái)創(chuàng )建物體，每層設計成在暴露于熱量時(shí)產(chǎn)生不同地反應。

研究人員開(kāi)發(fā)新的3D打印方法以改變3D打印對象形狀

喬治·伍德魯夫機械工程學(xué)院教授Jerry Qi表示：“這種新方法通過(guò)將機械編程后處理步驟直接納入3D打印過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了4D打印，并增加了其潛力。這允許通過(guò)計算機模擬，3D打印設計高分辨率3D打印組件，然后通過(guò)簡(jiǎn)單的加熱直接快速地轉換成新的永久配置。”

 

據悉，研究小組將研究結果發(fā)布在了“科學(xué)進(jìn)步”雜志上。

 

他們開(kāi)發(fā)的新3D打印物體遵循團隊使用智能形狀記憶聚合物（SMP）所做的早期工作，這些形狀記憶聚合物（SMP）具有記錄一種形狀的能力，并在應用均勻的熱量時(shí)沿鉸鏈折疊，改變?yōu)榱硪环N編程形狀。

 

“這種方法可以縮短打印時(shí)間和節省材料高達90％，同時(shí)完全消除了設計和制造工作流程中耗時(shí)的機械編程。”Qi說(shuō)。

 

為了演示新過(guò)程的能力，該團隊制造了幾個(gè)物體，當浸入熱水中時(shí)，可以快速彎曲或擴展，包括花瓣彎曲的真實(shí)雛菊模仿，如反應陽(yáng)光的真實(shí)雛菊，以及格子狀物體擴大原來(lái)規模的八倍。

 

新加坡技術(shù)與設計大學(xué)（SUTD）的博士后研究員Zhen Ding表示：“我們在室溫下的復合材料是一種柔軟的材料，可以被編程為包含內部應力，另一種材料是剛性的。”

 

“我們使用計算模擬來(lái)設計復合材料部件，其中剛性材料的形狀和尺寸可以防止3D打印后從軟質(zhì)材料釋放編程的內部應力。加熱時(shí)，硬質(zhì)材料會(huì )軟化并使軟材料釋放它的壓力導致產(chǎn)品形狀的變化。”

研究人員開(kāi)發(fā)新的3D打印方法以改變3D打印對象形狀

研究人員說(shuō)，新的4D物體可以實(shí)現一系列新的產(chǎn)品特征，例如允許堆疊扁平或滾動(dòng)的產(chǎn)品，然后擴大一次使用。最終，該技術(shù)可以使得能夠以精確定時(shí)的方式響應諸如溫度、濕度或光的刺激的組件來(lái)創(chuàng )建空間結構，可部署到醫療設備、機器人、玩具和其他結構的范圍。

 

SUD數字制造總監Martin L. Dunn表示：“這項工作的重大進(jìn)步是4D打印方式，大大簡(jiǎn)化，并可以創(chuàng )建高分辨率的、復雜的可3D再編程產(chǎn)品。”

 

該技術(shù)承諾能夠在生物醫學(xué)設備、3D電子產(chǎn)品和消費產(chǎn)品方面實(shí)現無(wú)數應用，甚至為產(chǎn)品設計開(kāi)辟了新的范例，其中組件從服務(wù)開(kāi)始到多個(gè)配置。