“ 4D”打印与智能材料的兴起

“ 4D”打印是指产生3D多种材料的打印零件,该零件会对外部刺激(例如,热,湿气或声音)做出反应。在4D打印中,对材料进行预编程,使其具有感应和促动能力,从而使材料可以随时间进行自我转换。当暴露于热,光或湿气的能量时,打印的组件可以变形为所选的3D形状。通过应用相关刺激,零件也可以恢复其原始形状。

3D打印提供了另一种生产相同产品的替代方式,该产品可能是使用CNC机器或注塑成型之前生产的,而4D打印则允许创建传统制造方法无法制造的零件。 4D打印将开放使用过去无法实现的全部功能。可以打印可以感应和自我转换的非静态,​​高度智能的有源部件,而无需笨重且昂贵的传感器或电动机。这种能力将使4D打印产品蓬勃发展,以形成更轻巧的产品。

智能材料通常是一个利基领域,其固定属性可能使其难以实施,但是使用印刷工艺进行快速设计和制造将为高度可定制的复杂零件开辟一个全新的世界。 4D打印市场仍处于早期的研发阶段,还没有用于4D打印的标准流程或软件包。面对这些挑战,商业化至少需要10年的时间。

这些新材料技术有潜在的汽车应用,尤其是在未来的自动驾驶汽车中。宝马设计部与麻省理工学院的自组装实验室合作,成功开发了可充气的印刷材料技术,该技术可从一种状态自动转换,适应和变形。麻省理工学院的实验室创建了一个“液体印刷气动”工艺,该工艺使用在弹性材料中充气或放气的气室。这些设计将进行3D打印并进行编程,以在需要时响应进出的空气。当他们设法打印出气密和水密的可充气几何形状(例如定制的可打印气球)时,这一突破就来了。借助这项技术,他们可以产生复杂的通道和可自我转换的口袋。

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