据(jù)报道,美国(guó)卡内基梅隆大学的研究人员公布了一项最新研究(jiū)成果,他(tā)们(men)制造出一系列(liè)由热塑性塑料制成的4D打(dǎ)印物体,这些物体只需使用通用的3D打印(yìn)机(jī)就可以进行生产打印,而且在受(shòu)热到一定程度时(shí)这(zhè)些物体可以将(jiāng)自(zì)身折(shé)叠成预(yù)定的形状(zhuàng)。
和(hé)3D打印相比,4D打印(yìn)在3D打印的基(jī)础上增加(jiā)了(le)一个时间(jiān)维度,即4D打印的(de)物件会随着时间的推移(自动)变成不同的形状。
据悉,这是一项低成本、可逆的致动器技术,通过(guò)应用一种薄薄的导电热塑性塑料,借助廉价的3D打印机或(huò)者手工涂(tú)漆,将导电热塑性(xìng)塑料涂(tú)在普通的纸张上。当施加电(diàn)流时,热塑性材料加热(rè)并膨胀(zhàng),导致纸张弯曲或折叠;当电流被移(yí)除时,纸(zhǐ)张则(zé)恢复成预定的形状。
在整(zhěng)个研究过程中,该团队设(shè)计了一(yī)些“基(jī)本执行器”,这些“执行器”基于折纸和剪纸形式(shì),利用该技术,其可以将自己变成球或(huò)圆柱体结(jié)构,也可(kě)以用(yòng)于(yú)构造更精细的物体(tǐ),比(bǐ)如:利用(yòng)该(gāi)技术制作的灯罩,在改变灯罩形状的同(tóng)时还可以改变灯的亮度,或者制作成具有叶瓣的人造含羞(xiū)草植物,当触摸该(gāi)植物时叶片(piàn)将依次(cì)打开。
研究人(rén)员利(lì)用(yòng)他(tā)们自己写的程序代(dài)码替换(huàn)了3D打印机原有的开源软件,该程序代码可以自动计算打印(yìn)物体实现(xiàn)特定折叠角度所需的造型和(hé)打印速(sù)度。此(cǐ)外,研究人(rén)员(yuán)将易(yì)弯曲的材(cái)料与抗收缩的材料(类似橡胶的一种材料)结合在一起,并通过软件不停地改变打印机的打印速度,当热塑性塑料被加热(rè)熔融(róng)并用于打印时,可以精确地控制折叠(dié)的纹(wén)案。
该技术绿色环保,可(kě)用于制造能够自动折叠(dié)的板式(shì)家具、船只,甚至是(shì)紧急避难场所,这些产品(pǐn)可以平放运输以节省空间,并利(lì)用太阳能(自(zì)动)折(shé)叠成形(xíng)。