4D打印技术.pptx

汇报内容汇报内容 二、4D打印技术的发展一、3D、4D打印技术的简介 三、4D打印的技术支持 四、4D打印技术的进展及应用 五、4D打印技术的评价 据英国媒体据英国媒体2月月28日报道，在很多人刚刚知日报道，在很多人刚刚知道有道有3D打印机还没来得及明白的时候，美国麻打印机还没来得及明白的时候，美国麻省理工学院日前在洛杉矶举行的娱乐和设计大省理工学院日前在洛杉矶举行的娱乐和设计大会（会（TED）上就推出了其升级版本）上就推出了其升级版本4D打印机。打印机。何为何为3D打印？打印？3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数数字模型字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材可粘合材料料，通过，通过逐层打印逐层打印的方式来构造物体的技术。的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教）、汽车航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。有所应用。何为何为4D打印？打印？利用传统利用传统3D3D打印技术将具有打印技术将具有“形状记忆形状记忆”特性的聚合特性的聚合纤维纳入到复合材料中，使得这种有固定外形的产品可以纤维纳入到复合材料中，使得这种有固定外形的产品可以在加工完成之后，再被在加工完成之后，再被变成另一种外形变成另一种外形。随着打印材料的丰富，以及更大尺度打印分辨率的提随着打印材料的丰富，以及更大尺度打印分辨率的提升，升，3D打印技术愈发成熟，而打印技术愈发成熟，而4D打印技术的出现，将使打印技术的出现，将使人们能够以新的途径来制造可逆的或可变的三维表面和固人们能够以新的途径来制造可逆的或可变的三维表面和固体物件，比如汽车、飞机和天线用到的具有复杂外形的复体物件，比如汽车、飞机和天线用到的具有复杂外形的复合材料壳层等等。合材料壳层等等。4D打印技术相比打印技术相比3D打印技术，多了时间的概念。打印技术，多了时间的概念。在在TED上，麻省理工学院自我组装实验室的科学上，麻省理工学院自我组装实验室的科学家斯凯拉家斯凯拉蒂比茨对这款产品进行了展示。在展示过程蒂比茨对这款产品进行了展示。在展示过程中，一根复合材料在水中完成了自动变形。据介绍，中，一根复合材料在水中完成了自动变形。据介绍，这根复合材料由这根复合材料由3D打印机打印机“打印打印”，所使用的原材料，所使用的原材料为一根塑料和一层能够吸水的为一根塑料和一层能够吸水的“智能智能”材料。材料。蒂比茨称：蒂比茨称：“打印过程并不是新鲜的东西，打印过程并不是新鲜的东西，关键关键是打印出来后发生的变化。是打印出来后发生的变化。”4D技术的发展技术的发展4D打印打印“自我组装自我组装”4D打印技术打印技术4D打印：可以自己组装自己打印：可以自己组装自己 自组装 技术支持技术支持为了充分应用这一新技术，为了充分应用这一新技术，AutodeskAutodesk公司的研发团队进一公司的研发团队进一步设计了新软件步设计了新软件CyborgCyborg，可以用于自我组装和可编程的模，可以用于自我组装和可编程的模拟材料，实现设计的优化和材料的折叠。拟材料，实现设计的优化和材料的折叠。传统而言，造物过程一般是，先模拟后制造，或者一边建传统而言，造物过程一般是，先模拟后制造，或者一边建物一边调整模拟效果。而通过硬件和软件的紧密结合，物一边调整模拟效果。而通过硬件和软件的紧密结合，4D4D打印颠覆了传统的造物方式。打印颠覆了传统的造物方式。研究进展研究进展 为了利用这种进化的为了利用这种进化的4D4D打印技术的实用性，打印技术的实用性，TibbitsTibbits和他的新麻省理工学院实验室将与私人公司和他的新麻省理工学院实验室将与私人公司合作研究实际应用，比如说家具制造以及最终的宇宙合作研究实际应用，比如说家具制造以及最终的宇宙航天和建筑领域。航天和建筑领域。尽管尽管Tibbits在过去已经创造了在过去已经创造了4D打印技术原型，但是他现在打印技术原型，但是他现在公布的系统已经将这项技术改进公布的系统已经将这项技术改进到实用性阶段，使用的智能材料到实用性阶段，使用的智能材料比过去他创造的更简单、更小而比过去他创造的更简单、更小而且更廉价。它也能够被用于多种且更廉价。它也能够被用于多种类型的材料，而不是像类型的材料，而不是像3D打印打印机一样单单只限于一种塑料。机一样单单只限于一种塑料。Tibbits告诉告诉TED的观众道：的观众道：“这就像是没有线和电机的这就像是没有线和电机的机器人机器人。”美陆军首席技术官格雷丝美陆军首席技术官格雷丝博赫内克指出，博赫内克指出，4D4D打印打印“延续了延续了3D3D打印，并添加了变形维度打印，并添加了变形维度”。其想法是，当。其想法是，当处于不同环境下，比如水中或者极端温度下，处于不同环境下，比如水中或者极端温度下，3D3D打印出打印出来的部件的性能可以随之改变。博赫内克表示，防弹衣来的部件的性能可以随之改变。博赫内克表示，防弹衣未来可能会采用未来可能会采用4D4D打印技术。打印技术。技术应用技术应用 博赫内克表示，防弹衣未来可能会采用博赫内克表示，防弹衣未来可能会采用4D4D打印技术。打印技术。陆军在过去十年中一直在努力满足防护服的双重需求陆军在过去十年中一直在努力满足防护服的双重需求既有保护作用，又足够的轻盈，不会给士兵增加负担或限既有保护作用，又足够的轻盈，不会给士兵增加负担或限制动作。利用制动作。利用4D4D打印，科学家未来可能开发出轻薄小巧的打印，科学家未来可能开发出轻薄小巧的防弹衣，便于储存和携带，但也可以伸展开并提供全面的防弹衣，便于储存和携带，但也可以伸展开并提供全面的防护。防护。评价评价 人们相信，人们相信，4D打印不但能够创造出有智慧、有适打印不但能够创造出有智慧、有适应能力的新事物，还可以彻底改变传统的工业打印甚至应能力的新事物，还可以彻底改变传统的工业打印甚至建筑行业，与此前的建筑行业，与此前的3D打印相比，它将具有更大的发打印相比，它将具有更大的发展前景。展前景。4D打印更为智能，物料可自行打印更为智能，物料可自行“创造创造”，简，简化了打印过程，但对打印材料有了更高要求。化了打印过程，但对打印材料有了更高要求。