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科学家们现在正着眼于第四维空间,以创造能够改变形状的新一代打印智能材料。欧洲杯足球竞彩
3D打印vs 4D打印
三维打印,也被称为增材制造,是利用计算机辅助设计(CAD)将数字蓝图变成实物。
一个重复的2D结构被建立起来,一层一层,从下到上,直到一个3D结构完成。成品的特点是刚性和不能改变形状,很像任何典型的金属或塑料零件。
4D打印的过程本质上是一样的——它使用相同的3D打印机,计算机运行相同的程序,连续分层沉积材料,直到形成一个3D结构。
点击此处了解有关3D打印技术的更多信息。
然而,4D打印增加了一个新的维度,结构可以随着时间改变形状。它需要独特的材料和定制的设计,以促使3欧洲杯足球竞彩D打印在特定刺激(如热、水或光)触发时改变形状。
这种可编程的成分——水凝胶或形状记忆聚合物——能够根据用户输入或自动传感,以可编程的方式改变其物理形状或热机械性能。
水凝胶可以吸收大量的水,并且可以根据外部环境的变化而收缩或膨胀。当施加刺激时,形状记忆聚合物可以从变形的形状恢复到原来的形状。
3D打印包含了连续打印材料层的指令,而4D打印则根据所需形状的角度和尺寸为过程添加了精确的几何代码。它提供形状记忆和指示如何移动或适应特定的环境条件。
研究4d打印表格
目前有许多机构和公司正在研究4D印刷形式及其可能的应用。
麻省理工学院的自组装实验室是一个将技术和设计相结合的项目的所在地,该项目旨在发明自组装和可编程材料技术,以重新想象建筑、制造、产品组装和性能。
一种进展是,将平板印刷结构放入热水中,会慢慢折叠成另一种构象。这可以让更大的结构在更小的规模上被打印出来,在以后的阶段扩展或展开。
该实验室一直在研究可编程木材,这种木材可以按比例放大,用于制作自组装家具。想象一下,一个4d打印的平板,通过加水或光照可以卷成椅子。
可编程的木头
视频学分:自组装实验室,麻省理工学院/伏维
该实验室的创始人斯凯拉·蒂比茨(Skylar Tibbits)认为,这项技术在许多领域都有巨大的潜力,包括时尚行业。他设想,运动鞋可以根据你的动作改变脚的合脚性,衣服可以根据天气变化改变成分。
然而,更有可能的是,你会遇到与4D打印形式的医疗植入物或机械系统,改变配置在不同的环境条件。
澳大利亚卧龙岗大学的研究人员开发了一个4D印刷的水阀,当温度冷却后再次打开。它使用水凝胶墨水在热量下快速响应。
4D打印技术可用于生物技术或医学领域。例如,4d打印的支架可以放置在血管中,当它们到达正确的区域时就会扩张,增加额外的支持。它们也可能被用于药物胶囊,一旦到达目的地,就会改变形状释放药物。
阅读更多:在60天内建造火箭:3D打印在航天领域的未来
乔治华盛顿大学的研究人员从可再生豆油环氧丙烯酸酯化合物中开发出了一种可4d打印、光固化的液体树脂。这可以作为骨髓干细胞生长的支架。
其他的医学应用可能包括自重组蛋白质或自折叠蛋白质——麻省理工学院自组装实验室的另一个项目。
其他用途还包括自我修复管道,可以根据水的需求和流速改变其直径,并修复自身的裂缝或破裂。这种材料在欧洲杯足球竞彩空间等极端环境中具有优势,因为4d打印材料的可变形形状可以建造桥梁和庇护所,或者在天气损坏时可以自我修复。
建筑也可以从中受益,因为可根据天气激活的自适应立面或自开/关闭的屋顶也在未来的应用中。
4D打印的未来
4D打印技术在很大程度上仍处于研发的早期阶段。
目前,唯一可能容纳4d打印形式的地方是实验室和原型设施,以及一些建筑展览和艺术装置。
未来看起来很有希望,就像3D打印一样,可能的应用列表是巨大的。这种智能材料的使用可能会彻底改变我们所知的材欧洲杯足球竞彩料世界。
参考资料及进一步阅读
年轻,m (2019)4D打印 - 您需要知道的一切。[在线] ALL3DP。可以在:https://all3dp.com/1/4d-printing/(访问17th2020年6月)。
雕刻雕刻.4D打印:来自未来的技术.(在线)可以在:https://www.sculpteo.com/en/3d-learning-hub/best-欧洲杯猜球平台articles-about-3d-printing/4d-printing-technology/(访问17th2020年6月)。
泰勒-史密斯,K.(2019)什么是4D打印?(在线)AZoNano。可以在:https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=5117(访问17th2020年6月)。
Ofek,。3D打印和4D打印的区别是什么?(在线)3 dp的主人。可以在:https://3dpmaster.com/what-is-the-difference-between-3d-printing-and-4d-printing/(访问17th2020年6月)。
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