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  • 4D打印即将到来

    类别:工业技术       2019-07-18 | 212阅读       标签:

    如果3D打印的潜力还不够大的话,那么请设想一下如果打印出来的东两能够进行自我重组,义将如何?“计算质( Computronium)”又称“可编程物质(ProgrammableMatter)”,是一种虚构的物质,在科幻小说《银河系漫游指南》和《钢铁侠》里都出现过。它同样被想象成一种智能材料,能够在未来某个时刻根据对外部环境的感应改变自身的物理属性,比如形状、重量、密度和导电性。现在,这种设想成了现实。

    想象一下一条干毛巾被放进水里后会如何伸展并改变形状。一个4D打印的物件并不拘泥于它本来的形状。事实上,它一开始就被设计成可以发生形变。南斯凯勒•蒂比斯领导的麻省理工学院自我组装实验室正在用金属、碳纤维和木材打印能根据各种环境变化(比如说亮度或者温度的变化)进行白我重组的物品。,在一次意义非凡的演示中,一条置于平面上的笔直金属链一遇到水就自动弯曲,直至拼出“MIT”i个字母。这条链子不用发动机,不用任何控制设备,也没有连接电源,所做的动作是构造材料内部自发的。未来某一天,很多材料都可以像这条金属链一样,经编程后按照人的意愿改变形状或者做jf{某种动作。

    我们可以用4D技术打印橡胶,使它最终能根据路况改变轮胎密度。我们还可以用4D技术打印木板。这些木板能够平直地装箱运输,等拆开包装后再呈现最终形态,比如一把椅子。人们已经对其他一些3D打印材料进行改造,使它们能比原来的体积增大200%。想象一下,一块砖直至被放在要用的地方,浇上水,它才会呈现I叶』最终的形状、结构或者重量。

    澳大利亚的研究人员打印出一个阀门,当周同的水温达到一定数值,这个阀门可以自动关闭j它无需任何能源激活,打印完成后立即可以使用?这种技术可以被用来探测湿度,制作漏水时能够白行修复的水管,甚至是能够臼行更换的尿片。但4D打印材料不依赖电源意味着它们可以用来救命,而这在以前是根本不可能的。比如说在医疗领域,我们可以造出无需供电的新型电子设备,将兵植人人体。

    打印出来的部件之间还可以相互交流,提高性能。比方说,一辆汽车在急转弯时,其中一侧会承受压力。这时它会向材料发送一个电子信号,使这一侧的车身变得更加坚硬。

    3D打印的其他用途还包括众所周知的形状记忆合金,光线的变化就可导致其形状改变。电和化学刺激也能使其做出同样的反应。鞋子会在下雨或者道路崎岖的时候改变性能。夹克衫在变冷或刮风的时候会变得更厚、更挡风。军队正在研制一种像变色龙一样的4D打印迷彩服,能主动改变颜色融入周同环境:

    空中客车公司想降低眭I飞机上的一个机械件造成的飞行阻力,这个部件负责调节进入发动机的空气量。他们正在用碳纤维4D打印这个部件,使它能随发动机的热度缩小或者放大。这种4D打印的部件不需要发动机、感应器甚至电源,所以也就不存在尺寸和维护问题。

    就在几个月前,宝马公司公布了一款未来概念车的细节。这款Vision Next 100概念车将用4D打印生产,每个部件一离开打印床就能工作:宝马公司希望增材制造机器将来能够混合使用所有必需的原材料(包括硅、金属等),一次性打印出终端产品。公司还打算对Vision Next 100概念车进行一系列革命性的改进,包括为它装上一个能根据气流和力+向的变化缩放或者变形的外壳。



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