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【中國智能制造網 技術前沿】近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的科學家們正在開發(fā)可以折疊成三維物體的平板組件以及承重4D打印物體。目前，他們正在手動配置這些結構，但是他們已經在開發(fā)一種擴展結構以應對溫度的驅動器，可能用壓縮空氣或濕度來控制4D打印物體。
瑞士科學家擬用壓縮空氣或濕度控制4D打印物體
3D打印現在已經有三十多年了，越來越多的研究人員正在展望下一個合乎邏輯的步驟：“4D打印”是隨著時間的推移，3D打印對象的熱門科學術語。不僅是任何隨機的轉換，4D打印是如此創(chuàng)新，正是因為它的設計參數，結構被預編程以特別響應于刺激。盡管4D打印材料(如形狀記憶合金和電活性聚合物)已經鋪路了一段時間，但瑞士蘇黎世聯邦理工學院的科學家們一直在進一步推動這一領域。
蘇黎世工程設計與計算實驗室負責人克里斯蒂娜·謝(Kristina Shea)教授已經開始開發(fā)可以折疊成三維物體的平板組件，以及承重4D打印物體。位研究人員創(chuàng)建了這種重量級的4D打印對象，Shea和她的實驗室集團特別關注于完善施工原理，允許他們控制物體的變形，直到三通。
Shea集團的博士生田晨說：“我們生產的平板結構不會隨機改變配置，而是完全按照我們設計的方式。”ETH蘇黎世團隊圍繞致動元件設計兩種可能的狀態(tài)：收回或延伸。單個元素只能承擔這兩種潛在狀態(tài)中的一種(即元素可以縮回或擴展)，研究人員可以預測結構將終假設的穩(wěn)定的4D形式。另外，正在開發(fā)一種模擬軟件，它將允許Shea準確地預測必須用于產生所需變形的形狀和力。然后可以相應地設計對象。
蘇黎世工業(yè)集團使用先進的多材料3D打印機制造其結構。雖然該系統(tǒng)允許以多達40種不同的材料進行打印，但Shea及其團隊制造的物體只使用兩種：一種包含大部分結構的剛性聚合物和用于運動部件的彈性聚合物。令人驚訝的是，所有零件都印在一個單一的步驟中。
“4D打印有幾個優(yōu)點，”Shea解釋說，“在一個單一步驟中，用剛性和彈性部分打印平面初始形狀是的。生產三維物體或將其從不同的部件組裝起來要復雜得多，耗時很多。“可能的應用是開放式的：航空航天是一個可行的選擇，但蘇黎世科技大學的科學家們也在研究通風系統(tǒng)，開啟和關閉閥門的機制，或醫(yī)療應用如支架。
目前，Shea和她的團隊正在手動重新配置這些結構，但是他們已經在開發(fā)一種擴展結構以應對溫度的驅動器。開發(fā)組還報告說，可能用壓縮空氣或濕度來控制4D打印物體。
(原標題：3D打印還沒普及，新生代可伸縮的4D打印就來了)
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