3D打印存在的“翘曲”问题被用于创建自我折叠物体

来源:科普中国发布时间:2018-05-02

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3D打印存在的“翘曲”问题被用于创建自我折叠物体

廉价的3D打印机常常有一个称为“翘曲”(warpage)的问题,其中由它们打印的物体在硬化时倾向于卷曲。然而,现在科学家们已经利用“翘曲”的力量来制造扁平物体,这些扁平物体在加热时会自我折叠成预定的3D形状。

熔融沉积造型(FDM)3D打印机是最便宜的一种3D打印机,通过铺设连续长丝熔融热塑性塑料来建立物体。不幸的是,随着塑料的冷却和残余应力的减轻,它会收缩并因此变形。在助理教授Lining Yao的带领下,卡内基梅隆大学的一个研究小组开发了一种能利用这一现象的名为Thermorph的技术。它使用标准的FDM打印机制作平板,通过沉积两种热塑性材料 - 一种易弯曲,另一种耐翘曲。

基于用户想要折叠成品的形状,定制软件可以自动控制经向塑料在片材特定区域放置的速度,并在不同的地方控制两种塑料沉积的顺序。当产生的扁平刚性片被放入足够使其软化对的热水中(但不足以使其实际熔化)时,它会在第一个塑料沉积更快的区域发生翘曲,导致它在这些特点—— 它被放置得越快,折叠越多。折叠的方向取决于两种塑料放置的顺序。

卡内基梅隆大学研究团队成,自我折叠平板材料的生产速度比固体3D产品更快、成本更低,而且运输起来更容易。虽然迄今为止创建的物体相对较小,但该团队相信该技术可以轻松扩展,从而创建简单使用热风枪“组装”的扁平包装产品。

“我们相信一般的算法和现有的材料系统应该使我们能够最终制造大型、强大的自我折叠物体,例如椅子、船只,甚至卫星。”实习生Jianzhe Gu表示。

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