4D打印，實現(xiàn)物體“自我組裝”
時間：2021-11-03 08:53 來源：控制工程網(wǎng) 作者：admin 閱讀：次
從產(chǎn)品模型、建筑模型、仿真器官到航空部件、可口食品，從工業(yè)打印到桌面打印，正當(dāng)大家還在暢談著3D打印走入家庭應(yīng)用的場景時，一項更為神奇的打印技術(shù)，4D打印已在路上。除了擁有3D打印的“長寬高”立體三維空間之外，4D打印還新增加了一個維度，叫做“時間”，這就表示4D打印出來的東西，不再只能以固定的形態(tài)存在，而是可以根據(jù)設(shè)定的時間，在一定條件的觸發(fā)下，自動發(fā)生形狀的改變。
我們今天所熟知的關(guān)于4D打印技術(shù)最為直觀的理解，即是4D打印的發(fā)起者，麻省理工學(xué)院建筑系講師斯凱拉?蒂比茨曾經(jīng)在TED大會上的一次展示。將兩根4D打印出來并帶有鉸鏈的圓柱，放到水中之后就發(fā)生了不可思議的變化。
當(dāng)然我們?nèi)绻皇菑拇蛴〕鰜淼膱A柱條表面進行觀察，并沒有什么獨特之處，或者說也只是一根非常平凡的打印材料。而這根材料被放置于水中之后就發(fā)生的神奇的變化，材料自動的慢慢卷曲、變形，然后自動形成了“MIT”（麻省理工）的字樣。
另外一個實驗則同樣是一根細長的圓形材料，當(dāng)放在水中之后，材料似乎被賦予了生命般的立了起來。不僅如此，該材料還在水中繼續(xù)演變、折疊，最終自動組裝成了一個立方體。值得注意的是由于整個變化過程完全沒有人工的參與，看起來就像是材料擁有了自我意識，這也就是4D打印的神奇之處。
當(dāng)然，實現(xiàn)4D自我組裝的關(guān)鍵并不在打印本身，更重要的核心則是材料。麻省理工關(guān)于4D打印的試驗所采用的材料分為兩種，一種是高分子聚合物，在水中可以延展到自己原來長度的兩倍；另外一種材料則可以在水中保持固定。
在通過預(yù)先打印的模型設(shè)計中就設(shè)定時間的觸發(fā)介質(zhì)，也就是該種材料一旦遇到水之后就被觸發(fā)，其延展性所構(gòu)成的部分就會自動變形，和固定的部分一起，就自動組裝成了之前設(shè)計好的形狀。當(dāng)然觸發(fā)材料不限于水。
因此，我們可以比較直觀的理解4D打印的神奇之處，也就是說它是在原有3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用了一種自動變形材料，使用者可以通過軟件完成建模，將想要的組裝性狀輸入材料中，之后通過一種觸發(fā)介質(zhì)，變形材料就會按照預(yù)先的設(shè)定完成自我組裝。或許未來的觸發(fā)介質(zhì)并且不來自于外部，而是在打印的過程中直接賦予在材料內(nèi)部進行觸發(fā)。
4D打印所帶來的意義非常深遠，不僅是對制造業(yè)生態(tài)鏈的影響，更是對商業(yè)生態(tài)鏈的影響。也就是將后期組裝或者成型的結(jié)果預(yù)先在前期模型中進行設(shè)定，然后在需要的時間范圍內(nèi)通過外在介質(zhì)觸發(fā)讓打印出來的物體進行自我組裝。
當(dāng)然未來不僅是自我組裝，還將演變成類似于自我制造的形式。或者我們也可以理解為，所謂的4D打印就是將一種記憶智慧植入到材料之中，在介質(zhì)的作用下觸發(fā)其記憶并實現(xiàn)組裝。
近日，在國內(nèi)，天津大學(xué)的封偉團隊也在4D 打印軟體機器人上取得了巨大進展，制作出了能自主驅(qū)動并響應(yīng)刺激的智能軟體機器人。https://www.nanjixiong.com/forum ... 9887&fromuid=309382
這款軟體機器人在加熱到 160 攝氏度時可以自主由矩形變?yōu)槁菪軤睿崿F(xiàn) “無繩” 自動滾走。傳統(tǒng)軟體機器人需要“系繩”連接到電源以獲得驅(qū)動力，封偉團隊的軟體機器人在智能材料的加持下，實現(xiàn)了無需外力的自主驅(qū)動，脫離了 “系繩” 的束縛。
我們今天所熟知的關(guān)于4D打印技術(shù)最為直觀的理解，即是4D打印的發(fā)起者，麻省理工學(xué)院建筑系講師斯凱拉?蒂比茨曾經(jīng)在TED大會上的一次展示。將兩根4D打印出來并帶有鉸鏈的圓柱，放到水中之后就發(fā)生了不可思議的變化。
當(dāng)然我們?nèi)绻皇菑拇蛴〕鰜淼膱A柱條表面進行觀察，并沒有什么獨特之處，或者說也只是一根非常平凡的打印材料。而這根材料被放置于水中之后就發(fā)生的神奇的變化，材料自動的慢慢卷曲、變形，然后自動形成了“MIT”（麻省理工）的字樣。
另外一個實驗則同樣是一根細長的圓形材料，當(dāng)放在水中之后，材料似乎被賦予了生命般的立了起來。不僅如此，該材料還在水中繼續(xù)演變、折疊，最終自動組裝成了一個立方體。值得注意的是由于整個變化過程完全沒有人工的參與，看起來就像是材料擁有了自我意識，這也就是4D打印的神奇之處。
當(dāng)然，實現(xiàn)4D自我組裝的關(guān)鍵并不在打印本身，更重要的核心則是材料。麻省理工關(guān)于4D打印的試驗所采用的材料分為兩種，一種是高分子聚合物，在水中可以延展到自己原來長度的兩倍；另外一種材料則可以在水中保持固定。
在通過預(yù)先打印的模型設(shè)計中就設(shè)定時間的觸發(fā)介質(zhì)，也就是該種材料一旦遇到水之后就被觸發(fā)，其延展性所構(gòu)成的部分就會自動變形，和固定的部分一起，就自動組裝成了之前設(shè)計好的形狀。當(dāng)然觸發(fā)材料不限于水。
因此，我們可以比較直觀的理解4D打印的神奇之處，也就是說它是在原有3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用了一種自動變形材料，使用者可以通過軟件完成建模，將想要的組裝性狀輸入材料中，之后通過一種觸發(fā)介質(zhì)，變形材料就會按照預(yù)先的設(shè)定完成自我組裝。或許未來的觸發(fā)介質(zhì)并且不來自于外部，而是在打印的過程中直接賦予在材料內(nèi)部進行觸發(fā)。
4D打印所帶來的意義非常深遠，不僅是對制造業(yè)生態(tài)鏈的影響，更是對商業(yè)生態(tài)鏈的影響。也就是將后期組裝或者成型的結(jié)果預(yù)先在前期模型中進行設(shè)定，然后在需要的時間范圍內(nèi)通過外在介質(zhì)觸發(fā)讓打印出來的物體進行自我組裝。
當(dāng)然未來不僅是自我組裝，還將演變成類似于自我制造的形式。或者我們也可以理解為，所謂的4D打印就是將一種記憶智慧植入到材料之中，在介質(zhì)的作用下觸發(fā)其記憶并實現(xiàn)組裝。
近日，在國內(nèi)，天津大學(xué)的封偉團隊也在4D 打印軟體機器人上取得了巨大進展，制作出了能自主驅(qū)動并響應(yīng)刺激的智能軟體機器人。https://www.nanjixiong.com/forum ... 9887&fromuid=309382
這款軟體機器人在加熱到 160 攝氏度時可以自主由矩形變?yōu)槁菪軤睿崿F(xiàn) “無繩” 自動滾走。傳統(tǒng)軟體機器人需要“系繩”連接到電源以獲得驅(qū)動力，封偉團隊的軟體機器人在智能材料的加持下，實現(xiàn)了無需外力的自主驅(qū)動，脫離了 “系繩” 的束縛。
圖：加熱后卷成螺旋管狀的軟體機器人
(責(zé)任編輯：admin)
3D打印太陽能塔或?qū)⒊蔀樵?/a>
如何干燥3D打印耗材：PLA
什么是G代碼？
關(guān)于3D打印中氧化鋯相關(guān)知
Cura第一層設(shè)置：初始層
一文了解3D打印水凝膠最新內(nèi)容
推薦內(nèi)容
6種從床上去除3D
2023年最佳免費3D
FDM耗材PLA與ABS
誰才是最好的模型
10種最常用的FDM 熱點內(nèi)容
