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未来属于4D打印?

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-05-05  浏览次数:502
核心提示: 4D物体由3D打印机打出,在激活之后发生变形。  虽然现在3D打印研发已被提上了国家议程,研究人员想在3D打印的基础上继续进行
 4D物体由3D打印机打出,在激活之后发生“变形”。

  虽然现在3D打印研发已被提上了国家议程,研究人员想在3D打印的基础上继续进行4D打印的研究。

  不,4D打印机不会造出超立方体。相反,科学家们声称,他们的“第四维”指的是时间 。20世纪初,数学家赫尔曼·闵可夫斯基(Hermann Minkowski)便描述了时空统一体的概念。 4D物体的基本架构先由3D打印机打造出来,接着在受到激活的状态下发生变形。

  麻省理工大学的研究员Skylar Tibbits解释道:“这是一个全新的打印概念,人们打印出的将不再是一个静态对象,而是一个可以变形成其它东西的新物体。”Skylar Tibbits正与以色列的3D打印公司Stratasys合作研发4D打印机,他的研究主要致力于小到玩具大到家具的“自我组装科技”。

  星期二,该项研究在加州长滩的TED大会上向世人公布,它所研究的对象从本质上来讲,其实与能够自我折叠的折纸相仿,其基本的架构需要外部能量的激活才能发生形变。目前,Tibbits和Stratasys共同研发的初期原型材料可以在水中受到激活。这种自我折叠的架构首先被打印成长链状,这条长链由两种核心材料组成:一种是体积可以在水中伸展两倍以上的合成聚合物,另一种则是水中的刚性聚合物。通过缜密的程序设计,这两种材料被精确的组合在一起,在吸水性物质膨胀的动力驱使下,发生了预先设定的几何变形。

  Tibbits现在已经造出了两种原型产品:其中一个可以缓慢变形成“M.I.T."字样,另一个则可以变成一个简易的立方体。物体变形的速度主要取决于水温和浮力以及吸水材料的具体构成成分。

  如果大批量生产4D打印机,它们可以帮助人们建设水下设施。不止于此,很多需要大量人力、物力、财力去组装建筑材料的工程也同样可以在4D打印机的帮助下迅速完工。

  在为数不多试验成功的情况下,Tibbits正在努力创造出更复杂,密度更大的形体。Tibbits说:“我们目前最棘手的问题是如何才能解决物体纠缠在一起的状况。”因此,Tibbits正在努力对结构折叠的顺序做出精准的预测。他指出,从很多方面来讲,这种折叠过程与碱性蛋白的形成过程很相似。

  Stratasys公司的全球教育总监Shelly Linor表示,Tibbet先生的研究充分展现了可编程材料在未来制造业领域所具有的发展潜力。它还同样开创了“环境制造业”的新概念。在此概念的基础之上,公司可以利用来自于周围环境的能量。Tibbets称,除了水以外,4D架构同样可以被光,热,电流,甚至是声音所激活。

  目前变形还是单向的而并非可逆的。Tibbets表示,他的下一步研究将会考察变形过程能否逆转。如果能够完成变形的逆转,那整套系统就能够在周期性变化的环境中实现自我的不断形变。例如,人们将不再使用抽水泵,取而代之的是运用可以伸展和收缩的管道,以类似于蠕动的过程将水推送出来。

 
 
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