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新技术可使3D打印的物体在热作用下变形
2017-09-14

【美国设计新闻网2017年6月报道】乔治亚理工大学的一个研究团队最近开发出一种新的3D打印方法去创建在热响应下可永久变形的物体。采用Stratasys的的多材料对象3D打印机,该研究团队铺放了多层形状记忆聚合物,每一层聚合物具有不同的热响应。

形状记忆合金是一种具有记忆形状能力的材料,当均匀加热的时候,就可以变成另一个设定的形状。研究人员研制出一朵雏菊的模型,在阳光下可以与真的花一样可以弯曲以及一个可以膨胀近8倍的晶格变形物体。

研究人员表示采用新的工艺将明显节省时间和材料,消除了设计和制造工作流程中耗时的机械设计规划环节。高分辨的3D打印部件能够通过电脑模拟设计、3D打印,随后通过简单加热快速转化成新的永久性形状。

传统工艺流程包括以下几步:1)加热聚合物;2)通过机械方式将聚合物加工成第二形态;3)降低温度;4)去除外力。聚合物将维持变化和的形状。如需恢复原来状态,需要再次加热。在新的方法中,只需要加热打印好的结构,不需要对其采用机械加工,其就能变成新的形状。

新的方法加工出来的形状将保持稳定,不会因为后续的加热或冷却二变形。个更有意思的是,这种新材料具有形状记忆效应,但是把新的形状作为永久形状。

这种高分辨复杂3D可编程结构具有广泛的应用:如航空航天、医药技术以及消费品,甚至可能带来产品设计的新的模式。

这种方法是设计薄、柔性结构的理想方法。这种放过构造的机构变形时因为不同材料的排布。传统设计方法不考虑这种模式。同时,因为新的形状(加热后的形状)是永久形状,这种设计需要同时考虑3D和4D变形。我们可以采用晶格设计,将原始结构打印成一根管状。在运送到制定安装部位时,可加热激发将这根管变成制定结构。该项目由美国空军科学研究实验室和美国自然科学基金会同时资助。下一步,研究团队希望获得对于不同材料更多的基本理论了解,提供不同的响应。他们同时计划对不同的试验进行设计,并与工业界合作,将该工艺往前推。(航空工业发展研究中心 胡燕萍)


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