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    研究人員開發新的3D打印方法以改變3D打印對象形狀

    近日,一組研究人員開發出了一種新的3D打印方法來創建以響應熱量的可以永久轉換成不同形狀的對象。該團隊通過打印形狀記憶聚合物來創建物體,每層設計成在暴露于熱量時產生不同地反應。

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    喬治·伍德魯夫機械工程學院教授Jerry Qi表示:“這種新方法通過將機械編程后處理步驟直接納入3D打印過程,大大簡化了4D打印,并增加了其潛力。這允許通過計算機模擬,3D打印設計高分辨率3D打印組件,然后通過簡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布在了“科學進步”雜志上。

    他們開發的新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沿鉸鏈折疊,改變為另一種編程形狀。

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

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

    新加坡技術與設計大學(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打印后從軟質材料釋放編程的內部應力。加熱時,硬質材料會軟化并使軟材料釋放它的壓力導致產品形狀的變化。”

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    研究人員說,新的4D物體可以實現一系列新的產品特征,例如允許堆疊扁平或滾動的產品,然后擴大一次使用。最終,該技術可以使得能夠以精確定時的方式響應諸如溫度、濕度或光的刺激的組件來創建空間結構,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:“這項工作的重大進步是4D打印方式,大大簡化,并可以創建高分辨率的、復雜的可3D再編程產品。”

    該技術承諾能夠在生物醫學設備、3D電子產品和消費產品方面實現無數應用,甚至為產品設計開辟了新的范例,其中組件從服務開始到多個配置。

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