新的3 d印刷方法印刷变形对象

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新加坡大学的研究人员技术和设计(SUTD),与乔治亚理工学院合作,最近开发出一种新方法3 d打印变形对象。

马丁·l·邓恩和甄叮的团队描述的新方法亚博老虎机网登录科学的进步,利用复合聚合物打印3 d体系结构能够进行直接转换到一个新的永久性配置加热¹。

技术创建一个三维(3 d)对象通常需要使用计算机辅助设计(CAD)或数字文件创建的3 d建模软件或3 d扫描仪。一旦建立了设计,连续二维(2 d)片放置在彼此之上开发最后的3 d对象通过一个过程称为添加剂制造(AM),或更常见的3 d印刷²。

3 d打印技术的使用使得人们有可能打印3 d结构由聚合物、陶瓷、金属、3 d print-reinforced和纳米复合材料亚博网站下载²。3 d打印技术因此发现了各种各样的应用程序等领域的制造、汽车工业、机器人技术、环境科学、生物学和医学。亚博老虎机网登录

的过程集成的3 d打印和活性物质技术为了创建结构可以改变构象/形状与热或潮湿等环境刺激称为四维(4 d)印刷¹。

活性聚合物,如水凝胶和形状记忆聚合物(smp)是使用最广泛的两种活性聚合物4 d印刷。hydrogel-based 4 d打印,non-swelling聚合物水凝胶结合¹。4 d打印时的水凝胶膨胀是沉浸在一种溶剂,创建株水凝胶和non-swelling聚合物之间的不匹配,导致整体改变形状的四维结构¹。

这diffusion-based过程相对缓慢,最后驱动形状不稳定是由于水凝胶的可能性失去水与环境条件。由于水凝胶的柔软,4 d输出利用水凝胶往往缺乏刚性,然而,这可以避免通过结合与smp创建复合水凝胶¹。

smp 4 d打印相对僵硬,也表现出更高的驱动速度比水凝胶4 d打印¹。然而,与smp 4 d印刷是一个多步骤的过程,包括3 d打印技术的合成和处理,热机的编程,包括加热、机械加载、冷却和删除负载,和部署/驱动,这需要一个严格的热环境¹。因此,4 d印刷与smp也需要控制热环境,和特殊的工装夹具应用机械载荷¹。

简化与smp 4 d印刷,马丁·l·邓恩和甄叮的团队利用组成的复合玻璃形状记忆聚合物和一个弹性体,与一个内置的程序压缩应变。然后编程步骤集成到3 d印刷在印刷过程中通过控制光聚合步骤^1、3。

由此产生的4 d结构复杂的几何形式在较高的空间分辨率,同时也表现出一个高保真的特性与控制内置的菌株。部署步骤涉及简单的加热导致玻璃记忆聚合物软化,从而允许弹性体释放压力,导致一个永久的和戏剧性的变化形状³。

这个新的永久形状也可以重新编程为多个后续的形状。来展示他们的新过程,团队创建了几个模型,包括打开花瓣的花朵在加热和晶格模型,可以扩大到八次加热后的原始大小³。

研究人员认为,他们的新方法生产smp 4 d结构可以提高打印时间和材料节省高达90%,同时消除机械编程的麻烦从设计和制造工作流程³。

这个简单的方法来创建4 d结构在医疗技术领域的应用前景,以及航空和消费产品,如包装材料亚博网站下载¹。

引用:

1. “新三维印刷方法创建变形对象。”亚博老虎机网登录《科学日报》。亚博老虎机网登录《科学日报》2017年4月12日。网络。https://www.亚博老虎机网登录sciencedaily.com/releases/2017/04/170412155112.htm。
2. Strikwerda Pieter,罗伯特Dehue。“3 d打印技术是什么?3 d打印技术是如何工作的呢?学习如何3 d打印”。3 d打印技术。网络。https://3dprinting.com/what-is-3d-printing。。
3. 叮,甄,曹国伟元,Xirui Peng铁军王、h·杰瑞气和马丁·l·邓恩。“直接4 d印刷复合材料通过活跃。”亚博网站下载亚博老虎机网登录科学的进步。美国科学促进协会,01年4月2017年。亚博老虎机网登录网络。http://advances.亚博老虎机网登录sciencemag.org/content/3/4/e1602890/tab-pdf。