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3D打印4D 打印能变形,他们用烤箱烤出个变形机器人

2021-01-04  2815

也许你见过烤箱中膨胀的面包,

也许你见过电子产品里的平面电路板,

可你见过在烤箱中烘烤变形的立体电路板吗?

把一片3D打印的平面电路板放入烤箱中加热,它可以折叠成一只三足机器人,快活地追着光源奔跑;它也可以扭转成开关、可变电阻等多种电子元器件。

这是浙江大学计算机学院与国际设计研究院的特聘研究员王冠云老师与卡内基梅隆大学姚力宁教授团队合作研发的4D打印变形电路项目,项目成果于近日在国际人机交互设计领域顶级期刊IMWUT/UbiComp上发表。

在日常生活中,我们见到的产品外形是立体多样的,而产品内部的电路板却是平面的,这势必造成了结构设计中的空间浪费。现有的立体电路生产制作工艺难度大且成本高。

该研究团队提出了制造3D立体电路的新方法:基于4D打印技术,打印一个平面基板后印刷电路,并在其表面组装电子元件。通过外部加热,含有电路的整套平面基板将自动变形为预设的立体形状。

这套方法能有效地降低立体电路的制作成本,缩短生产时间并减少电子垃圾,启发未来复杂形态的电路设计。

4D打印电路介绍视频

4D打印

什么是4D打印呢?

4D打印是在3D打印的基础上增加了一个新维度:随“时间”变形,即打印出来的物品可以在特定的刺激条件下从形状A变成形状B。通过对打印路径的设计可以控制变形材料的收缩方向,从而变成人们希望的各种形状。

用4D打印的方法可以轻松实现从二维到三维的变形方法,制作以往3D打印很难实现的结构。整个制作过程将节省大量的打印时间、打印材料,降低运输成本。

4D打印一根直线,一维的直线在热水中变形成一卷弹簧、一枚夹子。

4D打印一片平面网格,二维的平面加热变形成一把椅子、一个果盘。

4D打印一块凹凸不平带肌理的面片,热水浸泡变形成龟壳玩具或者自行车把手。

4D打印与纸结合后,这张纸便有了生命,会感知、会思考、会呼吸。

4D打印与织物结合,柔软的布受热可形成多样的形态,可改造旧衣,为未来的服装设计生产提供更广阔的想象空间。

4D打印与产品创新设计是人工智能背景下,科技赋能设计的前沿方向。王冠云老师带领的研究团队目前已在CHI,UIST,UbiComp,SCF等人机交互设计领域、智能制造领域的顶尖期刊及会议上发表论文10余篇。

这种可变形技术今后有望大量出现在我们的生活中。也许未来某天,你可以在下单后收到一块平板快递,用热水泡一泡,电吹风吹一吹,烤箱烤一烤,或者挂烫机烫一烫,就能得到一件极富设计感的家居用品,也许是一盏灯、一把椅子、一件衣服……

文章来源:浙大设计



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