图片来源:麻省理工学院/自组装实验室
作为一个社会,我们不断革新我们使用的材料。亚博网站下载我们已经创建的3 d打印机,打印数字的形状,现在我们已经创建了打印机生产材料组装自己的能力。亚博网站下载这些自组装4 d打印对象的未来正迅速成为现实。
4 d印刷是什么?
“4 d印刷”本质上是指3 d打印对象有一个额外的维度:时间。随着时间的推移这些3 d对象转换和改变形状在接触某些刺激。
这种行为可以通过使用多个材料印刷,每一个都将以不同的速度吸收水分。亚博网站下载在接触吸水发生导致不同组件的扩张和收缩。如果组件是正确对齐这些扩张和收缩引起的弯曲和折叠的整体结构。
的出现“4 d打印”|斯凯拉·蒂比茨
4 d印刷:TED | YouTube
其他4 d打印机利用热极端温度称为外部刺激来改变材料的形状。亚博网站下载然而,未来4 d打印对象可以使用小温度变化或其他刺激来实现他们的转换如光、压力或湿度。
图片来源:麻省理工学院/自组装实验室
为什么4 d印刷激动人心呢?
其他类似的自组装和形状变化的技术依赖于电力和机器人技术来实现他们的折叠和弯曲,而4 d印刷可以使用热或水被激活。事实上,4 d印刷材料不依靠电力来激活“编程”折叠亚博网站下载意味着他们融入许多其他类似的应用程序技术不能。
4 d印刷也将开门的复杂的、多组分的结构,只需要创建4 d打印机和一台电脑。有很大的设计机会。
为什么是4 d打印不无处不在?
仍有许多障碍4 d印刷前必须克服达到其潜在的作为一种普遍的商业制造技术。
目前弯曲成一个新的形状的过程中引入了压力,降低材料的机械强度使其未来更容易受到伤害。材料也需亚博网站下载要很长时间才能回应他们的刺激导致缓慢的形状改变。这些缓慢转换可以意味着4 d印刷不是在某些应用程序中一样有用。
4 d印刷材料也可以有亚博网站下载问题当恢复回原来的形状和在许多情况下,形状可以是永久性的和不可逆转的变化。
自组装实验室
麻省理工学院研究四维印刷通过自组装的工作和协作实验室,Stratasys公司和欧特克。Stratasys公司项目使用的连通多材料3 d打印机技术。这种技术允许3 d印刷用各种不同的材料。亚博网站下载
使用这种技术的自组装实验室产生了二维模板时,折叠成一个立方体淹没在水里。
自我折叠立方体表面高清四维印刷
4 d印刷一个立方体:自组装实验室| YouTube
自组装实验室使用Stratasys公司“Objet260 Connex1模型打印机有14基材的选择。它允许印刷用透明材料,橡胶材料,刚性不透明的材料和模拟的聚丙烯材料。亚博网站下载
自从4 d印刷依赖于不同材料的行为方式暴露在相同的刺激能够打印和几个不同的材料对四维印刷亚博网站下载设计至关重要。
自我调节管道
麻省理工学院并不是唯一的实验室探索世界的4 d印刷、电子器材科学ARC卓越中心(ace)伍伦贡大学也开展该领域的研究。亚博网站下载亚博老虎机网登录ace研究应用在医学领域软机器人的生产。
图片来源:卧龙岗大学/保罗·琼斯
王牌设计了一个阀门,关闭本身由热激活。一旦印刷阀门不需要进一步激活,这意味着它是操作和准备使用没有任何调整。当接触到热水阀激活并开始关闭。
这种阀门是革命性的,它不需要用户输入被关闭也不需要电子传感器和发动机。这使它令人难以置信的工具在医学领域的电子设备通常是由于他们依赖电源有限。
提高印刷
团队工作在澳大利亚伍伦贡大学希望与他们的4 d印刷研究克服这些障碍。他们使用一个离子共价纠缠(ICE)凝胶,已经被证明是有效地解决讨论的问题,即不可逆性和压力。
冰凝胶聚合物使用离子和共价键链接在一起为了最大化的强度4 d打印。凝胶的特性也使它不太容易受到结构开裂等机械故障是高达20%的印刷材料。
凝胶是由温度高于或等于95ºF(35ºC)导致迅速失去水分,导致凝胶体积减少一半,这意味着任何附加组件将更加紧密地联系在一起。研究人员已经利用这种体积减少创建他们自我调整阀。
未来的4 d印刷
虽然仍处于初级阶段4 d印刷领域有望广泛用于未来,领先MarketsandMarkets预测4 d印刷市场将在2019年达到63美元,到2025年超过十亿。
图片来源:麻省理工学院/自组装实验室
很多兴奋围绕4 d印刷技术的核心创造力。思想的发展阶段包括服装的发展,响应环境刺激使用者舒适度最大化。4 d的想法印衣服被军方采取进一步的那些希望产生伪装,积极融入到周围的环境。
图片来源:martin81 / Shutterstock.com
医疗行业也将利用4 d打印形状改变4 d打印预计将比刚性金属支持兼容身体。美国陆军已经获得1美元的三所大学的进一步研究四维印刷的目的发展中自我组装武器和工具,以及前面提到的变色伪装等。
引用和进一步阅读
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