4D打印的应用、原理及发展前景.pptVIP

From SYSU From SYSU 4D打印技术 PPT制作：陈可栋、曾钦恒、成旭 资料收集与整理：杜帅军、樊寅斌、 申志涛、蔡建林 主讲人：曾俊豪 原理，未来及应用前景 4D的概念 IT’S AMAZING! 时间也可以打印？！ 所谓的4D打印，比3D打印多了一个“D”也就是时间纬度，人们可以通过软件设定模型和时间，变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。 和3D相比，这种更高级的技术除了有“长宽高”这些立体的三维结构，还增加了一个所谓的“时间线”。 背景意义 4D材料 设计原理 发展前景 4D打印技术 研究进展 2D打印 3D打印 4D打印 意义 背景意义 打印技术的发展历程 设计原理 发展前景 背景意义 4D材料 研究进展 从2D到3D 背景意义 设计原理 4D材料 发展前景 研究进展 3D打印并不是2D打印基础上又增加一级维度这么简单。虽然名字上看起来是这个意思，但是他们的使用几乎没有一点可以相提并论的。 为什么这样说？因为纸张几乎是专门用来作为信息的媒介。当然，如果图片可以数字化，那么照片打印机也可以称为信息媒介。然而3D打印机并非传递媒介而是生成素材资料的。 4D de诞生 几个月前，在美国加州举办的TED大会上，MIT建筑学院自动化实验室创始人Skylar Tibbits展示了“梦幻”的4D打印技术。当这些看似电影特技的自动变形桥段真切的展现在人们面前时，它毫无悬念的收获了全世界的惊叹与羡艳。 据Tibbits表示，这项4D打印技术是MIT与Stratasys教育研发部门合作研发的，它可以不用打印机器就能直接让材料快速成型，堪称革命性新技术。 背景意义 设计原理 4D材料 发展前景 研究进展 背景意义 设计原理 4D材料 发展前景 研究进展 设计原理 发展前景 背景意义 4D材料 研究进展 设计原理 目 前 的4D 打印技术还需要外部能量来刺 激 内 在 的 变化。 在 TED 大会上展示的 4D 产品，是经 3D 打印出的管子。将它放入水中，其会自动组装成立方体和“MIT”字样。原理是，该物体内部的“智能”材料利用水作为能量来源，带来形状的改变。在构造上，这款可以自动组装的 4D 物体由数层塑料制成，外加一层能够在吸水时自动变成一种理想形状的“智能”材料。 * 原理 原理 1 2 设计原理 发展前景 背景意义 4D材料 研究进展 设计原理 4D打印让快速建模有了根本性的转变。与3D打印的预先建模然后使用物料成形并不一样，4D打印直接将设计内置到物料当中，简化了从“设计理念”到“实物”的创物过程。让物体如机器般“自动”创造，不需要连接任何复杂的机电设备。 ..... 一种观点认为： 4D打印需依托记忆合金，由于这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状； 一种观点认为：4D 打印材料并非记忆合金，而是复合材，是通过新研发的软件，对于材料进行编程模拟； ？ 复合材料 背景意义 设计原理 4D材料 发展前景 研究进展 4D材料 这些材料 在感知到 运动状态， 或是暴露 于水，空气， 重力场，磁场或感知到温度改变时会改变自身的形 状。 复合材料的表现与记忆金属看起来有一丝相似，但却完全不同。复合材料是通过Autodesk新研发的软件Cyborg，对于材料进行编程模拟(Tibbits在Ted的演讲中还展示了材料在空气中通过甩动而自动变形，使用了同样的复合材料)，使得材料按预先设定好的时间形状变形，照Tibbits的话说：让物体如机器般自动制造，而不是先设定好物体然后再制造。记忆金属则是在特定外部条件下回归原来的形状，即物体已经被设定完成，而非被制造。 这种材料又是怎样来预先设定成型的呢？ 4D打印的材料有什么特殊性？ VS. 4D材料 发展前景 背景意义 4D材料 研究进展 设计原理 背景意义 4D材料 研究进展 设计原理 发展前景 买回的家具板材，将其放在房间里它们会自动组装； 飓风来临时，管道可以变得更利于排水，洪峰过去后，管道又缩回原来的大小；在地质灾害频发的地区，管道可以弯曲、变形，甚至自我修复； 一些体积巨大、组装复杂的产品就可以拆分为便于包装和运输的零件，再通过在目的地自行组装并激活，自行工作。 发展前景 发展前景 * 摄像头伪装为普通的礁石 4D打印技术这不仅仅能运用于我们的日常生活，还能更好地应用于军事。 美国陆军办公室向美国哈佛大学、匹兹堡大学、伊利诺伊大学三所大学提供了85.5万美元的资助，助推其大力发展4D打印技术，最终打印出能随周围环境改变颜色的伪装设备和能自我组装的武器等等。 背景意义 设计原理 4D材料 发展前景 研究进展 研究进展 近日，科罗拉多Boulder大学