浙江大學(xué)化學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工程師展示了“4D打印”工藝，需要投影機(jī)，光固化樹脂和石蠟。該技術(shù)已被用于創(chuàng)建印花后看起來綻放的馬蹄蓮花的3D模型。

DLP 3D打印是一種能夠創(chuàng)建高質(zhì)量塑料部件的工藝，現(xiàn)在是普遍現(xiàn)象。使用投影儀，這種3D打印機(jī)可以逐層將液態(tài)樹脂固化成特定的2D形狀，直到形成完整的3D物體。然而，現(xiàn)在看來，DLP可以用于4D打印，只需要固化一個(gè)2D層。聽起來很混亂這是最近在浙江大學(xué)化學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的異?，F(xiàn)象，研究人員在國際學(xué)術(shù)期刊“先進(jìn)材料”上發(fā)表了他們的研究成果。

術(shù)語“4D打印”用于表示許多不同的東西，但在這種情況下，是指在打印后隨時(shí)間變化的打印對象（第四維）。浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授解釋說，這種4D打印現(xiàn)象的秘訣在于光固化幾秒鐘。仔細(xì)編程DLP型投影機(jī)的燈光，為薄樹脂層的每個(gè)像素提供不同的光固化結(jié)構(gòu)，樹脂在固化時(shí)變成固體塑料形狀。這很像DLP 3D打印，盡管光線不僅聚焦在可固化樹脂上以形成特定的形狀，而且使每個(gè)像素以一定的方式與熔融的石蠟反應(yīng) - 這是令人難以置信的4D打印過程的秘密成分。

在此過程中，黃麗美研究員首先在兩片玻璃之間放置幾滴光固化樹脂，然后再使用投影儀對其進(jìn)行照明?；谝唤M復(fù)雜的機(jī)械計(jì)算，這種輕型“雕刻”是通過灰度變化實(shí)現(xiàn)的。然后材料在幾秒鐘內(nèi)就從液體變成了固體，這就像看著很短的微片。但是，現(xiàn)在還有更多的是在眼中看到：兩片玻璃之間的樹脂的每個(gè)像素都在分子水平上被改變，為DLP 3D打印機(jī)大多數(shù)用戶永遠(yuǎn)不會目睹的后續(xù)轉(zhuǎn)型打下基礎(chǔ)。

在投影機(jī)的光線下精確的“曬日光浴”之后，黃采用樹脂填充的玻璃面板，顯示出樹脂已經(jīng)變得平坦。然后將該膜置于凝膠狀熔融石蠟中，其中魔法開始發(fā)生。由于每個(gè)像素的分子結(jié)構(gòu)不同，每個(gè)像素“吸入”的石蠟量不同。通過平膜的這種分化使得當(dāng)石蠟被吸收時(shí)，整塊材料開始緩慢地扭曲。在不到三分鐘的時(shí)間內(nèi)，2D膜已經(jīng)轉(zhuǎn)變成了一種金絲雀的3D復(fù)制品。

根據(jù)謝教授的說法，不同的可光固化材料可以以不同的方式組合，因?yàn)槟承┎牧峡梢杂糜谛纬刹煌男螤睢＝淌谶€認(rèn)為，4D打印過程可以在某些領(lǐng)域取代現(xiàn)有的3D打印技術(shù)。 謝教授說：“它的最大優(yōu)勢在于速度。 “制作多維材料的整個(gè)過程大約是3D打印相同材料所需的時(shí)間的十分之一。”

據(jù)中國工程師介紹，研究人員可以通過選擇合適的材料和工藝，將3D印刷物體輕松地轉(zhuǎn)換為四維形狀，隨著時(shí)間的推移而改變形狀，采用也被稱為快速多維制造的技術(shù)。 謝教授認(rèn)為，集團(tuán)的研究將提醒人們，逐層打印不是獲得多維結(jié)構(gòu)的唯一途徑。

雖然馬蹄蓮和百合花的4D打印是視覺上令人印象深刻的,這個(gè)過程也可以有更多的實(shí)際應(yīng)用:謝,研究人員認(rèn)為,4D打印過程可以用來治療眼睛近視和遠(yuǎn)視等問題,與一個(gè)技術(shù)類似于flower-making用來改變眼睛的曲率,返回到正常狀態(tài)。然而，這種4D打印的應(yīng)用在未來一段時(shí)間內(nèi)還沒有準(zhǔn)備好使用。

DLP 4D打印也可以用來制作珠寶。例如，4D打印的calla lily模型可以用作模具，然后用液態(tài)金屬倒入模具中制造鑄件。一旦液態(tài)金屬冷卻，珠寶商就會留下一個(gè)金屬的馬蹄蓮。解振華聲稱，超快的多維度制造方法可用于改善珠寶商的失蠟過程，大大提高了珠寶生產(chǎn)的效率。

cr. 3ders