瑞士4D打印技術研發(fā)取得進展

目前3D打印技術已經(jīng)非常普及，而4D打印就是在三個維度的立體空間中進行的3D打印再增加一個時間維度，使打印的物體能夠隨時間的延續(xù)按照預先設計的要求發(fā)生外型和結構的變化，最終形成所需要的物體。4D打印技術屬于世界最前沿，目前世界上只有為數(shù)不多的科研團隊在進行前瞻性研究，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學工程設計與計算實驗室發(fā)布消息稱，依據(jù)他們提出的4D打印設計原理，可以精確的控制預先用3D打印技術在平面打印完成的物體的變形過程，最終獲得預先設計的具有一定強度和剛度的三維結構，這在世界上還屬首次。

該科研團隊開發(fā)出一種計算機模擬軟件，其核心是設計出一種特殊的樞紐單元，它由一個固定（剛性）的部件和一個可移動（彈性）的部件構成，具有多種穩(wěn)定狀態(tài)。由這種樞紐單元可組合成復雜的三維結構，并因為各個單元具有有限幾種穩(wěn)定狀態(tài)，可根據(jù)預先設計的目標結構對其變形的過程進行精確的設計。

科研人員已應用標準的3D打印設備在平面上一次打印出一個作為驗證原理用的樣品，其樞紐單元具有兩種穩(wěn)定的狀態(tài)，其主體結構（固定部件）用塑性高聚物為材料，可移動部分用彈性高聚物為材料，對所獲得的這種具有平面結構的樣品用手工調整其樞紐單元的狀態(tài)后可形成各種不同的立體結構�？蒲腥藛T稱，正在對結構變形的過程設計適當?shù)膭恿ρb置，如氣壓裝置或者應用在不同濕度環(huán)境中具有膨脹性能的材料，完成結構的自動變形過程。

4D打印具有非常廣闊的應用前景，比如用3D技術在平面上制作部件，到特定使用現(xiàn)場再使其展開成最終所需的結構和形狀，技術簡單、效率高，體積小便于運輸。航空航天領域可能是4D打印最先得到應用的領域（這種原理在航天技術上已經(jīng)有所應用，如航天領域的許多工具，在向空間發(fā)射運送階段是處于緊湊狀態(tài)，到達航天器后再展開投入使用），再如醫(yī)療領域的植入人體器官的各種支架等。

來源：科技部
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