在这节课中,我们和塑料专家安迪·派伊谈论了4D打印的现状,包括:
- 3D打印和4D打印是如何不可避免地联系在一起的
- 4D打印有哪些应用?
- 4D打印使用什么材料?
- 4D打印产品何时上市?
- 4D打印工程师面临的一些挑战是什么?
- 4D打印技术的下一步是什么?
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安琪:我们直接开始吧。您已经为知识中心写了很多关于4 d印刷这些文章给出了创新的背景和它是什么。但你为什么不解释一下它是什么,它有什么不同,或者是对3D打印的扩展。
安迪:是的,当然。正如你所说,我们已经写了三篇关于它的文章。首先,我是在2013年接触到它的。所以这不是很久以前的事。我认为我们写的文章引起了人们极大的兴趣,因为这是一项极具未来感的技术。实际上,4d打印技术是3D打印技术的发展,人们对3D打印技术会更加熟悉。3D打印也被称为增材制造,或者,在我小的时候,它被称为快速原型。但这句话现在似乎有点过时了。
基本上,它是一种制造物品的方法,不一定是聚合物,也可以是金属粉末,一层一层,通过许多不同的技术,其中最熟悉的技术可能是立体光刻技术。这就是3D打印。3D打印和4D打印是密不可分的。所以我们会同时讨论它们。
那么4D打印有什么不同呢?嗯,本质上,你拿一个3D打印的物体,然后一旦它完成了生产过程,你就提供一个刺激来鼓励它以某种方式改变它的属性。可能会改变形状或者改变它的其他属性。刺激可能是热,可能是水,可能是光。它甚至可以是压力或电流或类似的东西。所以有第四个维度,通常是形状的变化,在最初的制造之后是随时间变化的。这就是第四维的意义。
一个很常见的例子是形状记忆合金,它利用温度的变化来改变材料的形状。它们已经存在很长时间了。这和4D打印有点相似。4D打印的某些方面和某些应用确实利用了形状记忆效应。
我们可能还会使用电活性聚合物,它使用催化剂来激活聚合物与加压液体,气体,甚至光。所以,其他3D打印结构可能会使用水分。所以有很多不同的可能性,几乎所有的可能性都还在研究阶段。
我们很快回到第四维,我们经常习惯时间是第四维的概念,你知道,X, Y, Z三个维度是运动方向,时间是第四维。所以这里我们用第四维来表示制造后自我转化所花费的时间。正因为如此,一些行业评论员喜欢使用术语“3D打印和自组装”来替代“4D打印”。这是一个很长的解释。
安琪:嗯,这是一个很好的背景和基准,让人们在我们正在谈论的问题上达成一致。我想你提到了几个例子。但是这项技术还有什么其他的应用呢?
安迪:是的。这是个好问题。也许最好问问这项技术可能有什么应用。
安琪:正确的。没错,因为它还在研究中。
安迪:是的。很多钱都花在研究上。这些想法其实都来自麻省理工学院。但是你会发现佐治亚理工学院也很有优势。新加坡大学也是如此。澳大利亚甚至英国布里斯托尔大学也有其他研究人员,他们在各个方面都很活跃。他们中的大多数人都在研究这个整体如何与不同的专业技术一起工作的不同的小部分。
因此,一个非常令人兴奋的领域是医疗工程领域,因为他们可以看到,例如,像支架这样的部件是如何通过3D打印制造的,然后在原位膨胀。这是一个例子。另一个医学应用是打印新的皮肤用于皮肤移植,然后,你知道,随着时间的推移,可以自由地改变形状。所以,医学是一个很大的领域。医学的第三个领域是使用药物胶囊,在感染的第一个迹象时释放药物……
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安吉
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