[4D or 3D]3D打印技術升級版-3D打印可形變微結構新鮮出爐

隨著科技的不斷發展進步,在3D打印技術方面,現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胞這類不同尋常的材料.打印機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造3D物體.

而現在新出現的3D打印可形變物體就讓人眼前一亮.因為引入了時間的維度,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,實現形變的方式也各有不同：有的利用材料本身的屬性,在特定環境因素(如溫度、濕度)的刺激下進行形變；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,白色部分是硬質塑料材料,一體化3D打印

藝術家Behnaz Farahi 測試不同打印結構的壓縮形變

Hasso-Plattner Institute最近發布了一項3D打印可形變物體的新技術.這項技術被稱為 “Metamaterial Mechanisms” (超材料機械結構),與上述兩種形變方式不同,它是通過打印可以機械拉伸的微型結構,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構叫 “Shearing cells” (拉伸單元格),在壓力作用下可以發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地可以進行設計.

這項技術的研究者認為,所謂的Metamaterial (超材料),與其說是一種“材料”,不如說是一種“機械結構 (Mechanism)”.傳統制造工藝中,機械結構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設的功能；而Metamaterial使得一體化制造實現機械功能成為可能.

用Metamaterial技術一體打印的鉗子

這項研究的另一個創新之處在于其配套的設計軟件.這個軟件界面非常簡潔直觀,物體形態是用立方體單元格呈現的,有點像玩minecraft的感覺.這款軟件可以幫助用戶構建三維物體并在適當位置添加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)

與傳統制造工藝制造的機械部件相比,這種技術打印的機械結構未免有點不夠結實牢靠 (比如上文中一體打印的鉗子),不過相信隨著技術的完善和材料科學的發展,它還是有很大的應用空間.想要參考的朋友可以點擊下載翻閱

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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.

什么是4D打印技術?

準確地說是一種能夠自動變形的材料，只需特定條件（如溫度、濕度等），不需要連接任何復雜的機電設備，就能按照產品設計自動折疊成相應的形狀。4D打印最關鍵是記憶合金。4D打印由MIT 與Stratasys教育研發部門合作研發的，是一種無需打印機器就能讓材料快速成型的革命性新技術。

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