科學家創造了承載能力和可預測的4D列印物體
3D列印現在已經有三十多年了,越來越多的研究人員正在展望下一個合乎邏輯的步驟:「4D打
科技媒體3D列印網訊 3D列印現在已經有三十多年了,越來越多的研究人員正在展望下一個合乎邏輯的步驟:「4D列印」是隨著時間的推移,3D列印對象的熱門科學術語。不僅是任何隨機的轉換,4D列印是如此創新,正是因為它的設計參數。結構被預編程以特別響應於刺激。
儘管4D列印材料(如形狀記憶合金和電活性聚合物)已經鋪路了一段時間,但瑞士蘇黎世聯邦理工學院(蘇黎世蘇黎世聯邦理工學院)的科學家們一直在進一步推動這一領域。
蘇黎世蘇黎世工程設計與計算實驗室負責人克里斯蒂娜·謝(Kristina Shea)教授已經開始開發可以摺疊成三維物體的平板組件,以及承重4D列印物體。
第一位研究人員創建了這種重量級的4D列印對象,Shea和她的實驗室集團特別關注於完善施工原理,允許他們控制物體的變形 - 直到三通。
Shea集團的博士生田晨說:「我們生產的平板結構不會隨機改變配置,而是完全按照我們設計的方式。」
ETH蘇黎世團隊圍繞致動元件設計兩種可能的狀態:收回或延伸。單個元素只能承擔這兩種潛在狀態中的一種(即元素可以縮回或擴展),研究人員可以預測結構將最終假設的穩定的4D形式。
另外,正在開發一種模擬軟體,它將允許Shea準確地預測必須用於產生所需變形的形狀和力。然後可以相應地設計對象。
蘇黎世蘇黎世工業集團使用最先進的多材料3D印表機製造其結構。雖然該系統允許以多達40種不同的材料進行列印,但Shea及其團隊製造的物體只使用兩種:一種包含大部分結構的剛性聚合物和用於運動部件的彈性聚合物。令人驚訝的是,所有零件都印在一個單一的步驟中。
「4D列印有幾個優點,」Shea解釋說,「在一個單一步驟中,用剛性和彈性部分列印平面初始形狀是高效的。生產三維物體或將其從不同的部件組裝起來要複雜得多,耗時很多。「
可能的應用是開放式的:航空航天是一個可行的選擇,但蘇黎世科技大學的科學家們也在研究通風系統,開啟和關閉閥門的機制,或醫療應用如支架。
目前,Shea和她的團隊正在手動重新配置這些結構,但是他們已經在開發一種擴展結構以應對溫度的驅動器。開發組還報告說,可能用壓縮空氣或濕度來控制4D列印物體。
本文來自:科技傳媒網
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