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形状记忆4D打印或为太空探索铺平道路

2019-10-24| 发布者: www.d83w.com | 查看: 711|原作者: 东部三维网

摘要:关于4D打印,哈佛大学实现了精确且可控的4D打印,例如植物生长和花朵绽放,而4D打印的水凝胶复合材料实现了精确的局部溶胀和变形行为。另外,水凝胶复合材料包含源自木材的纤维素纤维,纤维素纤维是改变植物

关于4D打印,哈佛大学实现了精确且可控的4D打印,例如植物生长和花朵绽放,而4D打印的水凝胶复合材料实现了精确的局部溶胀和变形行为。另外,水凝胶复合材料包含源自木材的纤维素纤维,纤维素纤维是改变植物形状的微观结构。

如今,佐治亚理工学院已经开发出一种“记忆”形状,可以在特定温度下一次又一次地恢复其原始状态,这可以使4D打印成形或为太空探索铺平道路。

太空物体的重量和体积对于航天飞机飞行非常重要,科学家正在寻找一种更紧凑,更节省空间的解决方案。佐治亚理工学院用3D打印机创建小结构的想法可以在暴露于热时扩展,可以扩展到太空应用。

这是4D打印的一种形式,这意味着3D打印的结构在打印后受到外界的刺激后会改变形状。第四个维度是时间。不仅哈佛大学,麻省理工学院等学校也研究了可控的表面纹理变化4D打印技术。 Georgia Tech的研究与大多数研究之间的区别在于它的使用状态。这种电缆连接的系统重量轻,充气时坚固,收缩时易于折叠,非常适合太空探索。

该结构完全由一系列3D打印机创建和组装,这些3D打印机放置在149度水中时开始展开。这是一种柔性材料,可以神奇地恢复其原始状态,如果一切顺利,该技术最终可以用于太空结构,机器人以及各种生物医学设备。

可以理解,4D打印是指第四维形状或功能的变化。换句话说,4D打印可以使对象在3D打印后暴露于预定的刺激(例如浸入水中),或者功能或形状的特定变化是由于暴露于热,应力,电流,紫外线或某些刺激而引起的。其他能源刺激。

MarketsandMarkets发布有关4D打印的最新市场研究报告《4D打印市场发展趋势及预测-按材料、行业和地域细分,》。该报告预测4D打印将在2019年实现商业化,全球规模预计将达到6300万美元。到2025年,4D打印市场将达到5.556亿美元。可编程碳纤维,可编程碳纤维,可编程木材和可编程纺织材料将是最重要的材料类别,可编程碳纤维预计将占据市场的62%。在该行业中,国防相关军事应用的市场份额将达到55%。

国际3D打印研究所集中在一些顶级研究机构中。麻省理工学院的研究人员使用仿真软件对具有增强粒子结构的复合对象进行建模。仿真显示对象如何对表面压力做出反应。一旦模拟结果满足要求,他们便使用多材料3D打印机将其打印出来。产品具有间歇性的,随机的,丰富多样的表面特征变化,包括可变的波浪形,折痕状特征,平顶,谷底等,可以通过更改粒子的无量纲几何参数(例如相对粒度,形状,间距,分布等)。这些表面特征可以通过粒子定位来控制,以实现可变控制。一旦开发了这项技术,我们将看到许多应用程序涌现。该技术可能的应用包括:伪装的制造;能够推动,吸引或引导液体流动的材料;例如,反射材料和间隔一定距离的材料可用于限制船舶底部海洋生物的积累。

德国弗赖贝格(Freiberg)的研发团队开发了面向未来的高性能材料:一种能够自我修复或恢复为原始形状的记忆材料。研究中心的设备是瑞典的Arcam EBM设备。通过使用高密度电子束撞击工件来熔化和汽化材料的特殊加工方法。具有记忆功能的零件通过电子束熔化制造方法来制造。这就像一个弹簧夹。如果变形,则将其放入热水中,就像被迷住并跳回其原始形状一样。该项目可用于汽车制造和航空航天制造以满足特定要求。在航空航天工业中,它可以用于调整机翼结构以适应不同的飞行条件。此外,用于液压传动系统的大量复杂管道系统也非常适合这种材料应用。



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