世界的变革—4D打印之技术简介

发布时间:2017-05-26

1. 4D打印概念

四维,是在爱因斯坦的三维理论上加了时间的概念,从而时间与空间相结合。确切来说,4D打印是指用可编程物质(通常为智能复合材料)作为打印材料,通过3D 打印的方式打印(制造)出三维物体。该物体能随着时间推移,在预定的激励或刺激(如遇水、冷却或者通电、光照、加热、加压)下,自我变换形状、物理属性(如结构、形态、体积、密度、色彩、亮度、弹性、硬度、导电性、电磁特性和光学特性等)或功能等。

2. 4D打印与3D打印的区别与优势。

(1) 4D打印与3D打印区别

4D打印技术的关键是记忆合金。3D打印技术是建模后将产品打印出来,而4D打印是把产品设计嵌入可以可以变形的材料中,通过某些特定条件激活,使其可以自我组装,得到产品。4D打印的特点在于自我改变,是一种动态的产品。

(2) 4D打印优势

与传统的制造方式相比,4D打印除了拥有3D打印的一些主要优势外,还具备很多其他重要特性。首先,它能直接把设计以编程的方式内置到打印材料当中,使物体在打印后,从一种形态变成另一种形态,为物体提供了更好的设计自由度,实现了物体的自我变化和制造。其次,它能将多种可能的修正要素预设在打印材料的方案中,让物体在打印成型后,根据人们的想法驱动物体实现自我变形或对其完善和修正。第三,它能在进一步简化物体生产制造过程的同时,使打印出的物体先具备极为的简单形状、结构和功能,然后通过外部激励或刺激,让它再变化为所需要的复杂的形状、结构和功能。第四,它能使部件与物体本身结构的难易程度在制作时变得不再那么重要,并可在其中嵌入驱动、逻辑和感知等能力,让物体变形组装时无需设置额外的设备,大大减少了人力、物力和时间等成本。第五,它能激发工程师和设计人员的想象力,并设计出多种多功能的动态物体,之后再进行物质编程进行打印制造,促进了“物质程序化”这一造物方式成为现实。

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