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  一組跨國(guó)機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的3D打印方法，創(chuàng)建出加熱可以永久改變其原始形狀的打印組件，該技術(shù)適合多領(lǐng)域的應(yīng)用要求，有望實(shí)現(xiàn)商用。

  佐治亞理工學(xué)院（Georgia Tech）、新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）和中國(guó)西安交通大學(xué)的研究人員通過(guò)打印形狀記憶聚合物來(lái)創(chuàng)建打印組件，每層聚合物在加熱時(shí)都有不同的反應(yīng)。

  佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院教授Jerry Qi表示，該團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)合組件，其中硬質(zhì)材料具有一定的形狀和尺寸，可以防止3D打印后軟質(zhì)材料內(nèi)部壓力的釋放。加熱時(shí)，硬質(zhì)材料軟化并使軟質(zhì)材料釋放其應(yīng)力，從而導(dǎo)致產(chǎn)品形狀的變化。

  “在我們的新方法中，物體由兩種材料組成，一種是軟的，一種是硬的。” Jerry Qi教授在接受采訪時(shí)表示：“我們利用材料的性質(zhì)差異以及在打印過(guò)程中產(chǎn)生的一些殘余應(yīng)變來(lái)促成形狀變化。將兩種材料放置在不同的空間位置并設(shè)置打印參數(shù)，可以設(shè)計(jì)出第二種形狀。”

  他說(shuō)，雖然其他3D打印方式的對(duì)象形狀也能改變，但是一旦環(huán)境發(fā)生變化，這些物體就會(huì)變回原來(lái)的形狀。新方法很新奇，因?yàn)樽兓蟮奈矬w能保持它的形狀。此外，該方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是容易操作和實(shí)施，這意味著可以快速、容易地完成復(fù)雜的形狀變化。

  研究人員說(shuō)，通過(guò)該方法創(chuàng)建的新4D物體有多種新產(chǎn)品特征，例如產(chǎn)品能夠堆放平整或卷起來(lái)運(yùn)輸，然后展開(kāi)再使用。這種設(shè)計(jì)也非常適用于將物體從一個(gè)復(fù)雜的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋�(gè)復(fù)雜形狀，“比如，可用于微創(chuàng)手術(shù)的生物醫(yī)學(xué)支架或生物醫(yī)學(xué)裝置。也可能用于電子設(shè)備或包裝，一些原始部件放在一起，但后來(lái)可以組裝成一個(gè)新的結(jié)構(gòu)。”該方法的其他應(yīng)用還包括設(shè)計(jì)具有相似設(shè)計(jì)需求的機(jī)器人和玩具。據(jù)報(bào)道，該科研成果已經(jīng)在最近出版的《科學(xué)進(jìn)步》（Science Advances)雜志上發(fā)表了。

  Jerry Qi的團(tuán)隊(duì)目前正在使用商業(yè)打印機(jī)，這限制了他們的材料選擇。他表示，將來(lái)團(tuán)隊(duì)希望能有更多的材料選擇，以實(shí)現(xiàn)更好的控制和設(shè)計(jì)。Jerry Qi補(bǔ)充說(shuō)，研究人員正在努力將該方法整合到正式的設(shè)計(jì)工具中。

  “我們也在探索可發(fā)展的結(jié)構(gòu)和設(shè)備方面的潛在應(yīng)用，”Jerry Qi說(shuō):“我們也對(duì)工業(yè)合作開(kāi)放，使我們的研究能夠運(yùn)用到實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中。”

  論文鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/3/4/e1602890