4D打印：热缩印刷物体

在未来，4D制造技术可用于生产仅在采用预定形状之后才能出现特定行为的部件，例如作为医疗技术组件组装的紧固件，机械工程，汽车和航空行业。

新利18官方在时尚，作为添加剂制造技术，提供众多优势。例如，产品和原型可以单独设计并快速可用。Fraunhofer CPM的一支研究人员通过使用所谓的印刷物体而显着扩展了利益4D打印。

该技术将时间的尺寸或1D增加到空间或3D的维度。通过这种方式，可以从形状记忆聚合物印刷物体，当暴露于热量时，可以在稍后的时间转换一次的形状存储器聚合物 - 并且以相当显着的方式：棒状样品长约四厘米的杆状样品收缩63％。

特定曲率也可以以目标方式实现。“我们最初从一个相对简单的杆几何开始，但最终我们能够生产更复杂的空心气瓶和空心长方形样品，”来自Fraunhofer Applied Polymer Research IAP的博士博士，他正在协调该项目。在Fraunhofer CPM。“对于我们调查的所有几何形状，我们提前指定了所需的材料行为。”

可以精确调整收缩行为

通常有两种方法可以调整对温度升高的响应。首先是材料的选择 - 研究人员开发了一种新的热塑性聚氨酯或TPU，具有形状记忆性能。该团队还表明，4D印刷的发现也可以转移到另一种热塑性聚合物中：它们从生物基聚合物聚乳酸或PLA产生可收缩的印刷物体。第二种可能性位于印刷过程的巧妙管理中。“关键是我们在印刷期间，我们会给材料很少冷却。结果，施加在材料中的激烈内应力。然后，随后的收缩效果非常明显，“Pretsch说。简而言之，材料的选择，加工温度和印刷速度可用于不仅可以调节收缩行为，而且可以使用弯曲状态来调节。

从单体到机械回收的发展

该项目的第一步是开发材料并将调查结果从TPU转移到PLA。第二步是开发演示者 - 一个被缩小到门把手上的门开启，使得它可以用弯头操作而没有手动接触。拆卸很简单：通过再加热;门开启器从手柄上脱离而不留下任何残留物。当不再需要打印物体时，它可以接地并再加工到灯丝中，该灯丝可用于4D打印的至少一个时间。“这个概念是整体和未来导向的。就摇篮到摇篮的方法而言，我们已经经历了整个产品循环 - 从选择单体和聚合物合成到演示者的4D印刷及其机械回收，“Pretsch总结了。

四个Fraunhofer机构贡献了他们的具体专业知识：Fraunhofer IAP合成形状记忆聚合物，进一步开发了4D印刷技术并进行了机械回收。来自Fraunhofer机床和成型技术的林达威伊伊欧武开发了4D材料可编程刚度的概念。Fraunhofer工业数学研究所ITWM进行了数学模拟来设计示威者。“例如，我们调查了在装载时在门开启器中分配了力的方式。我们还有兴趣了解哪些设计在材料消费方面更好，“HeikoAndrä博士解释道。

实际测试发生在弗劳霍夫材料的材料IWM的力学研究所。“例如，在这里，问题是在装入门开启器时发生的扭矩，”托比亚姆博士解释道。