[4D or 3D]3D打印技術(shù)升級(jí)版-3D打印可形變微結(jié)構(gòu)新鮮出爐

隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步,在3D打印技術(shù)方面,現(xiàn)如今已有許多材料都能夠用在3D打印上——塑料、陶瓷、玻璃、金屬,甚至是如巧克力和活細(xì)胞這類不同尋常的材料.打印機(jī)打印底層材料的工作原理和老式噴墨打印類似,不同之處在于,3D打印通過逐層打印的方式來構(gòu)造3D物體.

而現(xiàn)在新出現(xiàn)的3D打印可形變物體就讓人眼前一亮.因?yàn)?strong>引入了時(shí)間的維度,有人將這一類的3D打印稱為4D打印.這些探索大多還在研究階段,實(shí)現(xiàn)形變的方式也各有不同：有的利用材料本身的屬性,在特定環(huán)境因素(如溫度、濕度)的刺激下進(jìn)行形變；有的通過一體化打印多種材料,利用不同材料間物理屬性的差異造成形變.

黑色部分是柔軟有彈性的橡膠材料,白色部分是硬質(zhì)塑料材料,一體化3D打印

藝術(shù)家Behnaz Farahi 測試不同打印結(jié)構(gòu)的壓縮形變

Hasso-Plattner Institute最近發(fā)布了一項(xiàng)3D打印可形變物體的新技術(shù).這項(xiàng)技術(shù)被稱為 “Metamaterial Mechanisms” (超材料機(jī)械結(jié)構(gòu)),與上述兩種形變方式不同,它是通過打印可以機(jī)械拉伸的微型結(jié)構(gòu),使最終打印物具有一定的形變能力的.

這種可輔助形變的微型結(jié)構(gòu)叫 “Shearing cells” (拉伸單元格),在壓力作用下可以發(fā)生特定方向上的形變.通過巧妙地安排這些Shearing cells的位置,物體的形變模式也相應(yīng)地可以進(jìn)行設(shè)計(jì).

這項(xiàng)技術(shù)的研究者認(rèn)為,所謂的Metamaterial (超材料),與其說是一種“材料”,不如說是一種“機(jī)械結(jié)構(gòu) (Mechanism)”.傳統(tǒng)制造工藝中,機(jī)械結(jié)構(gòu)需要由不同元件裝配而成,通過元件之間的相互作用完成預(yù)設(shè)的功能；而Metamaterial使得一體化制造實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能成為可能.

用Metamaterial技術(shù)一體打印的鉗子

這項(xiàng)研究的另一個(gè)創(chuàng)新之處在于其配套的設(shè)計(jì)軟件.這個(gè)軟件界面非常簡潔直觀,物體形態(tài)是用立方體單元格呈現(xiàn)的,有點(diǎn)像玩minecraft的感覺.這款軟件可以幫助用戶構(gòu)建三維物體并在適當(dāng)位置添加Shearing Cells,還能模擬添加

Shearing Cells之后物體的形變.

門把手建模,并添加Shearing Cells (綠色)

與傳統(tǒng)制造工藝制造的機(jī)械部件相比,這種技術(shù)打印的機(jī)械結(jié)構(gòu)未免有點(diǎn)不夠結(jié)實(shí)牢靠 (比如上文中一體打印的鉗子),不過相信隨著技術(shù)的完善和材料科學(xué)的發(fā)展,它還是有很大的應(yīng)用空間.想要參考的朋友可以點(diǎn)擊下載翻閱

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別慌,還沒完呢.剛才一不小心給寫掉了,嚇的小編趕緊給大家普及下4D打印技術(shù).

什么是4D打印技術(shù)?

準(zhǔn)確地說是一種能夠自動(dòng)變形的材料，只需特定條件（如溫度、濕度等），不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀。4D打印最關(guān)鍵是記憶合金。4D打印由MIT 與Stratasys教育研發(fā)部門合作研發(fā)的，是一種無需打印機(jī)器就能讓材料快速成型的革命性新技術(shù)。

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