微动态丨智能材料驱动4D打印细节尽在掌握

3D 打印技术已经存在了几十年。现在，它的演变被称为4D 打印，被认为是未来制造业的最大趋势之一。

Hideo Kodama博士是世界知名的 3D 打印先驱。在寻找快速制作原型的方法时，他萌生了分层制作对象的想法。

自上世纪末以来，我们看到 3D 打印的使用有所增加，现在普通大众都可以使用。然而，进步并不止于此。最近的发展是 4D 打印。

(资料图)

4D打印意味着什么?

4D 打印是 3D 打印的演变，它允许制造能够响应外部刺激而改变其形状的物体。这是一个 3D 打印对象可以通过外部因素(例如光、温度和其他环境刺激)修改其结构的过程。

换句话说，4D 打印就像一种活动折纸，在受热或受到其他刺激时会变形。为了实现这种效果，使用了智能材料，例如水凝胶或记忆聚合物，它们具有随时间改变形状的特性。

与刚性且在制造后保持其形状的 3D 打印对象不同，4D 打印对象可以适应环境条件以改变其形状。

4D打印和3D打印有什么区别?

4D 打印与 3D 打印的不同之处在于增加了一个额外的维度：时间。

4D 打印通常被描述为 3D 打印的演变，涉及随时间的变化。3D 打印的物体是刚性的并且一旦制造出来就保持其形状，而 4D 打印的物体可以根据环境条件改变它们的形状。

4D打印是如何工作的?

4D 打印使用 3D 打印机，但使用不同的输入材料，称为智能材料。这些材料可以是水凝胶或记忆聚合物，由于其特性，它们可以随时间改变形状。

这种 4D 打印根据其编码中编写的几何指令，对外部因素(例如热、水或电)以及其他催化剂做出响应。换句话说，4D 打印的物体在激活时可以拉伸、折叠和折叠。

4D 打印对象是根据计算机生成的设计创建的，并使用 3D 打印机逐层打印。

打印完成后，打印中使用的智能材料可以根据环境条件随时间改变形状。这使得物体能够以 3D 打印中使用的刚性材料无法实现的方式适应不同的环境和条件。

4D打印的优势

4D 打印提供了几个潜在的优势，使其成为一项非常有前途的技术。一些主要优点如下：

打印更大物体的能力：计算折叠技术允许将更大的物体复制成一件，为创造用当前制造技术无法建造的结构打开了大门。例如，4D 打印可以允许创建可根据天气条件变化的基础设施，例如可以在洪水期间扩展的桥梁。

使用智能材料：4D 打印使用智能材料，例如水凝胶或记忆聚合物，由于其特性，它们可以随时间改变形状。

减少浪费的潜力：4D 打印可以减少浪费，这要归功于其更高的制造效率。如果同一物品可用于多种用途，则可以减少对一次性产品的需求。

更高效的项目创建：创建适应不同环境和条件的项目的能力可以导致创建更高效​​和更有弹性的项目。

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