3D打印 无需人工干预的可逆 4D 打印技术

吃(you)了(bing)嘛 2020-04-16   4043

新加坡科技设计大学(SUTD)和南洋理工大学(NTU)的联合研究团队可以在无电输入的情况下多次改变形状并将其放回原处。我们已经开发了使用可能的3D打印材料的可逆4D打印技术。

シンガポール工科デザイン大学(Singapore University of Technology and Design 以下 SUTD)と南洋理工大学(Nanyang Technological University 以下 NTU)の共同研究チームは、電気的な入力なしに何度も形状を変化させて元に戻すことが可能な3Dプリント材料を用いたリバーシブル4Dプリンティング技術を開発した。

可逆4D打印意味着3D打印对象可以在变形后恢复其原始形状。到目前为止,4D打印首先使用热量和水来改变形状,在许多情况下,这需要时间和精力,因为需要手动操作(例如拉伸和拉动)才能恢复到原始形状。那是研究人员专注于用于4D打印的水凝胶,这种水凝胶无需人工干预即可自动更改。但是,水凝胶的使用受到限制,因为它们缺乏机械强度。

リバーシブル4Dプリントとは、3Dプリントされたオブジェクトが変形後に元の形状に戻ることができることを意味している。これまでの4Dプリンティングでは、形状の最初の変化に熱や水を用いており、多くの場合、元の形状へ戻すために引き伸ばしや引っ張りなどの手作業を必要とするため時間と手間が掛かっていた。研究者等は、人間の介入なしで自動的に変化する4Dプリンティングを実現するため、ハイドロゲルに注目。しかし、ハイドロゲルは機械的強度に欠けるため、その用途は限られている。

SUTD和NTU的合作研究团队已经开发了4D打印技术,该技术无需使用水凝胶或人手即可进行改变,而使用了与3D polyjet工艺兼容的材料VeroWhitePlus和TangoBlackPlus。该过程使过渡材料受力,使得弹性体用乙醇溶胀,而不是水凝胶的溶胀功能。加热时,过渡材料的形状变为第二种形式,并且当乙醇蒸发且弹性体变干时,弹性体由于储存在其中的弹性能而将过渡材料拉回,因此过渡材料的二次加热导致过渡。该材料恢复其原始形状。弹性体具有在编程阶段中引起应力和在恢复时将弹性能存储在材料中的双重功能。

SUTDとNTUの共同研究チームは、3Dポリジェットプロセスに対応したVeroWhitePlusとTangoBlackPlusという素材を使用して、ハイドロゲルや人の手を介さずに変化する4Dプリンティング技術を開発。このプロセスでは遷移材料に応力を与えるため、ハイドロゲルの膨潤機能の代わりにエタノールでエラストマーを膨潤。加熱すると遷移材料は第二形態に形状を変化させ、エタノールが蒸発してエラストマーが乾燥すると、エラストマーがその中に蓄積された弾性エネルギーにより遷移材料を引き戻すため、遷移材料の二次加熱により、遷移材料が元の形状に戻る。エラストマーは、プログラミング段階での応力誘導と、復元時に材料に弾性エネルギーを蓄積するという二重の機能を果たした。

此外,我们得出的结论是,与手动强制反转对象的情况相比,执行反转的过程更准确。

また本研究では、手動でオブジェクトを強制的に反転させる場合と比較して、反転がより正確に行われると結論付けた。

尽管可逆4D打印仍处于起步阶段,但该协作项目对自动可逆4D打印背后的机制提供了深刻的了解。该小组希望继续在试验中使用这种新材料。

リバーシブル4Dプリンティングはまだ初期段階にあるが、今回の共同プロジェクトにより、自動化されたリバーシブル4Dプリンティングの背後にあるメカニズムについて大きな洞察を与えた。チームは今後もこの新しい材料を使い、トライアルを続けていきたいと考えている。

这项研究的标题为``双层组件可逆4D打印的初步研究'',由Amelia Yilin Lee,Jia An,Chee Kai Chua和Zhang Yi于2019年12月。

この研究は「Preliminary Investigation of the Reversible 4D Printing of a Dual-Layer Component」と題され、Amelia Yilin Lee、Jia An、Chee Kai Chua、Yi Zhangの共著として、2019年12月の「Engineering」に掲載された。



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