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          美科學(xué)家研發(fā)4D打印技術(shù):材料可自動變形

          美科學(xué)家研發(fā)4D打印技術(shù):材料可自動變形

          2013-06-08 11:02:09

            據(jù)美國探索雜志網(wǎng)站報(bào)道,就在全世界范圍內(nèi)3D打印開始呈現(xiàn)熱潮,但是有關(guān)的技術(shù)和定位仍然不甚明了的時候,一些人卻已經(jīng)開始進(jìn)入下一個階段了。

            美國麻省理工學(xué)院的研究人員正在研發(fā)一種所謂“4D打印”的技術(shù),它將可以讓大型的3D打印部件按照預(yù)先設(shè)定的結(jié)構(gòu)和外觀模式自行組裝完成。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)將有可能在未來徹底顛覆傳統(tǒng)的制造工業(yè),讓制造行為在一些嚴(yán)苛的環(huán)境條件,如外太空,變得更加容易。傳統(tǒng)工業(yè)在外空的極端環(huán)境下將變得困難重重并且價格昂貴。

            這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)是由麻省理工學(xué)院自組裝實(shí)驗(yàn)室主任斯凱勒·蒂比斯(Skylar Tibbits)領(lǐng)導(dǎo)的。4D打印技術(shù)牽涉到對特殊材料的應(yīng)用,這些材料在感知到運(yùn)動狀態(tài),或是暴露于水,空氣,重力場,磁場或感知到溫度改變時會改變自身的形狀。這里所說的第四維便是指材料的這種“自組裝行為”。

            在最近一期TED演講中,蒂比斯披露了與3D打印公司Stratasys之間合作開展的一個項(xiàng)目。

            他表示:“4D打印本質(zhì)上其實(shí)就是利用復(fù)合材料進(jìn)行的3D打印,通過這種方式你增加了一項(xiàng)功能,那就是變形。”他說:“這就像是機(jī)器人,只是沒有了電線和馬達(dá)。”

            蒂比斯還在現(xiàn)場展示了利用復(fù)合材料3D打印技術(shù)打印的材料樣品在接觸到水之后變形為“M-I-T”的字樣。蒂比斯表示這是第一次,人們將變形這一屬性內(nèi)在地添加進(jìn)了材料體本身之中去。研究人員使用一款特殊的Autodesk軟件來實(shí)現(xiàn)對所用材料如何以及何時發(fā)生變形的模擬和優(yōu)化。他表示:“我們可以使用這款軟件進(jìn)行納米級的微觀自組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì),也可以進(jìn)行人體級別的大尺度自組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)。”

            蒂比斯還透露麻省理工自組裝實(shí)驗(yàn)室正在與波士頓一家名為“Geosyntec”的公司開展合作,用于開發(fā)創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施管路制造方案。他說:“想象一下這種新型地下水管,它可以自由的膨脹或收縮,通過這種方式來控制過水的流量和流速,或者還可以像蛇那樣通過自身的蠕動來擠壓,推動內(nèi)部的水體流動。具有這種不可思議功能的管路并不昂貴,也不需要那些復(fù)雜的閥門控制系統(tǒng),這是這些管路內(nèi)在的,它本身所具備的性質(zhì)。”

            就和傳統(tǒng)意義上的3D打印一樣,4D打印目前還并不成熟。然而麻省理工學(xué)院自組裝實(shí)驗(yàn)室的研制人員則堅(jiān)信這項(xiàng)技術(shù)終將帶來對生物科學(xué),材料科學(xué),軟件,機(jī)器人,制造業(yè),運(yùn)輸,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),施工,藝術(shù)甚至太空探索領(lǐng)域的革命性變化。

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