[4D or 3D]3D打印技术升级版-3D打印可形变微结构新鲜出炉

随着科技的不断发展进步,在3D打印技术方面,现如今已有许多材料都能够用在3D打印上——塑料、陶瓷、玻璃、金属,甚至是如巧克力和活细胞这类不同寻常的材料.打印机打印底层材料的工作原理和老式喷墨打印类似,不同之处在于,3D打印通过逐层打印的方式来构造3D物体.

而现在新出现的3D打印可形变物体就让人眼前一亮.因为引入了时间的维度,有人将这一类的3D打印称为4D打印.这些探索大多还在研究阶段,实现形变的方式也各有不同：有的利用材料本身的属性,在特定环境因素(如温度、湿度)的刺激下进行形变；有的通过一体化打印多种材料,利用不同材料间物理属性的差异造成形变.

黑色部分是柔软有弹性的橡胶材料,白色部分是硬质塑料材料,一体化3D打印

艺术家Behnaz Farahi 测试不同打印结构的压缩形变

Hasso-Plattner Institute最近发布了一项3D打印可形变物体的新技术.这项技术被称为 “Metamaterial Mechanisms” (超材料机械结构),与上述两种形变方式不同,它是通过打印可以机械拉伸的微型结构,使最终打印物具有一定的形变能力的.

这种可辅助形变的微型结构叫 “Shearing cells” (拉伸单元格),在压力作用下可以发生特定方向上的形变.通过巧妙地安排这些Shearing cells的位置,物体的形变模式也相应地可以进行设计.

这项技术的研究者认为,所谓的Metamaterial (超材料),与其说是一种“材料”,不如说是一种“机械结构 (Mechanism)”.传统制造工艺中,机械结构需要由不同元件装配而成,通过元件之间的相互作用完成预设的功能；而Metamaterial使得一体化制造实现机械功能成为可能.

用Metamaterial技术一体打印的钳子

这项研究的另一个创新之处在于其配套的设计软件.这个软件界面非常简洁直观,物体形态是用立方体单元格呈现的,有点像玩minecraft的感觉.这款软件可以帮助用户构建三维物体并在适当位置添加Shearing Cells,还能模拟添加

Shearing Cells之后物体的形变.

门把手建模,并添加Shearing Cells (绿色)

与传统制造工艺制造的机械部件相比,这种技术打印的机械结构未免有点不够结实牢靠 (比如上文中一体打印的钳子),不过相信随着技术的完善和材料科学的发展,它还是有很大的应用空间.想要参考的朋友可以点击下载翻阅

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别慌,还没完呢.刚才一不小心给写掉了,吓的小编赶紧给大家普及下4D打印技术.

什么是4D打印技术?

准确地说是一种能够自动变形的材料，只需特定条件（如温度、湿度等），不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。4D打印最关键是记忆合金。4D打印由MIT 与Stratasys教育研发部门合作研发的，是一种无需打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术。

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