研究員開發出結合四種3D列印技術的4D印表機，可製作變形電子元件！

近日，喬治亞理工學院的研究人員開發出了一種4D印表機，可以同時創建硬體和軟體，並將導電線直接安裝到可改變形狀的3D列印結構中。

昨天，H. Jerry Qi博士在美國化學學會第255屆全國會議和展覽會上發表講話，並向專家觀眾介紹了新型4D印表機，即一種能夠列印變形結構的多技術3D印表機。此外，其還講述了如何在航空航天、醫藥和其他行業中加速4D列印的使用。

據稱，這種不尋常的新型3D/4D印表機可以製造自組裝結構，在受到熱量和其他刺激後可以改變形狀。印表機特別有價值，因為它能夠一次列印多種材料。

Qi表示：「我們正在開發新一代設備，可以大大拓展3D和4D列印的實際應用。我們的原型印表機集成了許多功能，似乎可以簡化和加速傳統3D印表機的使用流程。」

就該印表機的有用應用而言，喬治亞理工學院將這一標準設定得很高，稱列印在機器上的物品可能會跨越多個學科並改變許多流程。

「我們可以使用各種材料以同時製造堅硬和柔軟的部件，將導電線直接結合到可改變形狀的結構中，並最終為開發可重塑我們世界的大量4D產品開創了舞台」Qi說。

去年，3D虎報道了關於這項研究的早期階段的成果，當時Qi以及其同事開始與新加坡科技與設計大學（SUTD）、中國西安交通大學的研究人員合作。

他們最初將4D列印研究發表在Science Advances雜誌上，研究展示了如何將「機械編程後處理步驟」直接結合到3D列印過程中，從而允許創建3D列印物體，通過加熱將其轉化為新物體。

今天，這項研究已經走過了一段很長的路，研究人員正在完善一台可操作的4D印表機，該印表機將4種獨特的3D列印技術整合到一台機器中。

這些技術分別是氣溶膠、噴墨、直接墨水寫入和熔融沉積建模（FDM），憑藉多種3D列印功能，4D印表機可以處理各種材料，包括硬質和彈性材料，如水凝膠、銀納米顆粒-基於液體的導電油墨、液晶彈性體和形狀記憶聚合物或SMP。

這些SMP是變形4D列印過程的關鍵要素，可以編程為「記住」形狀，然後在加熱時轉換形狀。

此外，這款多功能3D印表機可以投射一系列白色、灰色或黑色的光線，以形成並固化組件。研究人員說，這種灰度照明觸發了一種「交聯反應」，可以改變組件的行為。

例如，較亮的光線可以創建較硬的部分，而較暗的光線可以產生較柔軟的部分。通過結合固化設置，3D列印物體可以製作成與結構的其他部分不同的彎曲或拉伸。

為了使這些4D列印物體更具功能性，3D印表機甚至可以使用其直接墨水寫入列印頭在零件中進行電線布線。

該團隊目前正在與亞特蘭大兒童醫療保健部門合作，研究是否可以使用4D列印技術為患有畸形手臂的兒童列印假肢。

「只有一小部分孩子有這種情況，所以沒有很多商業利益，大多數保險不包括這筆費用，」Qi說。「但這些孩子在日常生活中遇到很多挑戰，我們希望我們的新型4D印表機能夠幫助他們克服這些困難。」

關於這種4D列印技術的更多信息，3D虎將持續報道。

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