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聚焦 | 历经4年风雨 4D打印结出累累硕果

3D打印技术兴起未久,便经历了一场真真切切的“变形记”,衍生出了4D打印。不觉间,4D打印技术已经诞生4年有余。相信这项省略了机器制造环节的颠覆性技术会与3D打印一道,对未来的制造业以及其他行业产生更多的积极影响。 

3D打印技术兴起未久,便经历了一场真真切切的“变形记”,衍生出了4D打印。两项接踵而至的新技术并肩发展,不断推陈出新,让人应接不暇。不觉间,4D打印技术已经诞生4年有余。下面就让我们一起来看看,在初生的这几年里,4D打印走过了怎样的成长之路。


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2013年2月25号,在美国加州举办的TED 2013大会上,美国麻省理工学院(MIT)自动化实验室创始人斯凯拉·蒂比茨通过一个完整的实验向与会者展示了4D打印技术,首次提出了4D打印的概念(4D,即在3D基础上增加“时间”这个维度),标志着4D打印的诞生。这项技术由麻省理工与Stratasys教育研发部门合作研发,具体来说,是把一种可自动变形的材料放入水中,它就能按照产品的设计自动折叠成相应的形状。

同年10月,美国科罗拉多大学便紧随麻省之后,与新加坡科技设计大学合作,推出了新的4D打印技术。这两所高校的科研人员制造出了可以基于不同的物理力学原理自动变形的复合材料,从而对蒂比茨的4D概念进行了扩展。

麻省理工作为4D打印的发源地,很快便取得了新的进展。2014年5月,来自MIT的设计师已经开始将去年刚刚诞生的技术应用于实践。他们构思用4D打印技术造裙子,它可被压缩成一团,一受刺激就可摊开成合身的长裙,买家更可自行将之用3D技术打印出来。

时间来到2015年,又一所美国高校——西北大学开始进军4D打印领域。该校从美国国防部多学科大学研究计划项目中获得为期5年850万美元的资助,重点开发下一代印刷技术——4D打印机。该项目一旦成功,将被用来构造化学、材料科学和美国国防有关领域研究的新器件,可能会产生新的化学和生物传感器、催化剂、芯片设计和特别材料。

2016年可以说是4D打印在我国落地生根的一年。这年3月,我国第四军医大学西京医院联合西安交通大学为一位气管软化性狭窄患者制作了4D打印气管外支架,并顺利完成了植入手术。这个4D打印支架在未来2到3年内会逐渐降解被人体吸收,免除了患者二次手术取支架的痛苦。同年9月,该院再次联合西安交通大学,应用4D打印可降解气管外支架,为出生仅5个月的患儿实施复杂先天性心脏病、双侧支气管严重狭窄手术治疗,打通了生命通道。这次用4D打印技术救治婴儿复杂先天性心脏病合并双侧气管严重狭窄的手术在国际上尚属首次。

今年以来,4D打印的新技术更是不断涌现。3月,美国达特茅斯学院的研究人员用轮烷类化合物开发出一种超强的智能材料,并利用3D打印技术,使之成为一种纳米级的4D打印材料——聚合物晶格立方体,能举起15倍于自身重量的物体。4月,美国乔治亚理工学院、新加坡科技设计大学和我国西安交通大学的研究人员通过多材料3D打印机打印形状记忆高分子层来制作物体,这一新方法大大简化了过程并增加了4D打印的潜力。同月,美国国家航空航天局开发出了打印金属材料的几何结构和功能的4D打印技术,并计划将其应用于太空探索……

可以看到,自4D打印技术问世以来,其研究与开发活动主要还是在它的诞生地美国进行。我国目前也已有高校参与4D打印技术的研发,并且国内已有了成功的医学应用案例,正等待着更多科研机构的关注与探究。相信这项省略了机器制造环节的颠覆性技术会与3D打印一道,对未来的制造业以及其他行业产生更多的积极影响。


来源:中国智能制造网


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点击次数:  更新时间:2017-05-11 14:27:25  【打印此页】  【关闭