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4D列印技术将彻底改变制造的产业形式
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 报导】   2020年06月15日 星期一

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近年来,世界各国都高度重视智能复合材料制造产业的发展,并进而发展出4D列印技术。4D列印是指智能材料的复合制造,智能材料结构在3D列印基础上,透过外界环境的刺激,随着时间实现自身的结构变化。4D列印是3D结构列印与智能复合材料性能的结合。预计到了2025年,4D列印市场将达到5.5亿美元,4D列印也正逐步迈向商业化的开端。

4D列印技术比起3D列印技术更具前瞻性和颠覆性,它不仅是一种生产工具的革命,更是一种由生产资料的改变,进而引发未来整体商业生态结构方式改变的一种技术。

一般来说,造物过程一般是先模拟後制造,或者一边建物一边调整模拟效果。而透过硬体和软体的紧密结合,4D列印颠覆了传统的造物方式。所谓的4D列印,准确地说是一种能够自动变形的智能材料,只需将其放入水中,不需要连接任何复杂的机电设备,就能按照产品设计自动摺叠成相应的形状。4D列印最关键是记忆合金。4D列印由MIT与Stratasys教育研发部门合作研发的,是一种无需印表机器就能让材料快速成型的革命性新技术。

4D列印技术可以不用列印机器,就能直接让材料快速成型。与3D列印的预先建模然後使用物料成型并不一样,4D列印直接将设计内置到物料当中,简化了从「设计理念」到「实物」的创物过程。让物体如机器般「自动」创造,不需要连接任何复杂的机电设备。4D列印与3D列印需要预先建模、扫描不同,4D列印更为智能,物料可自行「创造」,简化了列印过程,并对列印材料有了更高要求。

4D列印技术将彻底改变目前制造与商业的产业形式,同时还将简化工业制造中的多馀繁琐环节,将浪费降到最低,实现能源利用的最大化。4D列印的未来发展,需要开发合适的新型材料,特别是智能化的复合材料,并研发具有良好适应性的电脑可编程设计软体,制造专用的4D列印机。

4D列印所需要的智能材料一般包括电活性聚合物、形状记忆材料、压电材料、电磁流变体、磁性伸缩材料等。4D列印主要取决於智能材料的发展,未来应研究发展多种适用於4D列印技术的智能材料,对不同外界环境刺激产生响应,使得响应变形的形式可以更多样化。4D列印技术研究和发展应用将对传统机械结构设计与制造带来深远的影响,随着4D列印智能材料的多样化,4D列印技术应用将更加广泛。

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