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什么是4D打印?4D打印和3D打印有什么区别?

来源: 2021/09/26 04:15:01  0

  什么是4D打印?4D打印物体就是由3D打印技术制造的,不受任何外力作用而可以发生变化的物体。4D打印在3D打印的基础上增加了一个时间维度,使物体可以跟随时间的变化改变形状。

  4D打印是由自组装实验室,Stratasys和Autodesk合作开发的一项新技术,于2013年被首次提出,是指由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变,直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中。

  它简化了从设计理念到实物的造物过程,让物体能自动组装构型,实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。旨在重新构想建筑、制造、产品组装和产品性能。

  4D打印实际是由3D打印来实现的。如果将3D打印理解为是无数个2D图形由底部至顶层的逐层累加,直到创建3D体积的过程,那么相比于3D打印的技术性,智能材料就是4D打印的核心所在。

  4D打印和3D打印有什么区别?在材料方面,4D打印所需要的是带有记忆功能的特殊智能材料,现常使用的有水凝胶或“形状记忆聚合物“。刺激反馈比如遇水变形、遇光变色等是4D打印材料的基本属性之一。

  4D打印技术的优势在于可以混合打印不同种类的材料, 使其按照设计好的方式排列在一起,从而使打印出的物体实现不同方式的形态变化。

  就像当初3D打印的出现改变了人们对造物的看法,那么4D打印的发明的意义在于它改变了我们对物体存在状态的认知。4D打印产物的可变化性,让我们可以用动态的眼光来看待物体;甚至于用“设计生命”的理念去设计人造物体。

  每一个物件都可以依旧需求而自己产生变化,进行调整和修复,就像是人工制造的生态系统,节省大量的人工成本和物料成本,让我们身处一个更为有机的动态低能耗世界。

  比如现在的地下水管需要依旧需求量来决定使用的管粗,当需求量出现变化需要更换管道时就需要把厚重水管从地下挖出再换上新的,耗费大量成本和时间内,但4D打印可以通过感知水速来自行改变形状来控制水流大小并进行自我修复。相应的原理也可以应用于医疗、航空等领域,提升效率减少不必要的劳动。

  3D打印是一种快速成型技术,该技术以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体,能够快速高效地将数字化三维模型制造成实体,大大提高了设计和制造物体的效率。

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