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科技前沿

佐治亚理工开发3D打印复合材料可变性物体
来源:中国复材展组委会  2017-04-26 14:28:51
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原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=4713       根据佐治亚理工大学Research Horizons杂志的报道,由来自佐治亚理工、新加坡和中国的几位研究者组成的科研团队合作开发了一种3D打印新方法,通过升温即可使3D打印物体永久变形为不同的形状。该团队在3D打印中引入了形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers,SMPs)层,根据设计,每层材料加热时的变形会有所不同。

       佐治亚理工George W. Woodruff机械工程学院教授Jerry Qi说:“新方法通过将机械程序后处理步骤植入3D打印过程,大大简化了4D打印过程的复杂性,提高了其应用潜力。该方法允许通过计算机模拟软件对高分辨3D打印部件进行设计,3D打印后,部件能够通过简单加热直接快速地发生永久性变形。”

       该研究成果是在该团队关于形状记忆聚合物的前期研究基础之上得到的,通过该方法得到的部件能在外部热源的刺激下从原始的“记忆形状”变换成设计形状,使部件可以沿铰链折叠。

       Qi表示,该方法节省了90%的打印时间和打印材料,同时可以将设计制造全过程中极为耗时的机械程序完全消除掉。

       Research Horizon杂志解释说,为了能够更好地对新方法进行说明,该团队制作了若干模型样品,当浸入热水时,这些样品可以快速弯曲或伸展。其中,一件雏菊模型能够像雏菊花瓣在太阳光下的真实反应那样弯曲,而另一个点阵结构模型可以将体积扩大至原来的8倍。


雏菊模型


点阵结构模型

        新加坡科技大学博士后Zhen Ding说:“我们采用的复合材料由软硬两种材料组成。其中,较软的材料在室温下是含有内应力的,较硬的材料具备一定的形状和尺寸,能够阻止较软材料中内应力的释放。只有当均匀加热时,较硬的材料能够使较软的材料软化并释放出其中的内应力,从而导致显著地变形。”

       研究者相信,通过新方法获得的3D打印产品具有新的功能特点。比如,具有平铺或卷绕运输、而延展扩大后使用的特点。最终,该技术能使部件对温度、湿度、光等多种外界刺激做出迅速反应,并通过精确定时的方式来控制空间结构、展开医疗器械、控制机器人、玩具等。 文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=4713