The invention discloses a 4D printing method based on a transverse wiggle double-layer structure of temperature response. Shape memory polymer materials are selected to be printed from bottom to top by double-layer structure. The double-layer structure consists of two different layers of filling patterns. Each single layer in each group of filling patterns is printed as the same filling pattern. The top and bottom filling patterns are horizontal and wiggle patterns respectively. The cross-row of the two layers is composed of a group of linear arrays. Texture pattern of cloth, wiggle is a texture pattern formed by a group of sinusoidal curve arrays; accurate temperature heating makes 4D deformation of rough products complete. The invention overcomes the difficulties in preparing temperature-driven 4D printing materials and poor response to low-power deformation, realizes the fused deposition 4D printing method without manufacturing special wires by programming design parameters, and breaks through the tedious process of preparing materials by 4D printing technology.
【技术实现步骤摘要】
基于温度响应的横-wiggle双层结构的4D打印方法
本专利技术涉及智能材料4D打印领域的一种4D打印方法,尤其是涉及了一种基于温度响应的横-wiggle双层结构的4D打印方法,实现了能通过设计参数可编程无需制造特殊线材的熔融沉积4D打印方法。
技术介绍
4D打印作为基于智能感知材料而开发的材料加工技术,为传统变形材料的制备提供了突破局限的新思路。针对弯曲变形,由于工件体积沿厚度方向收缩程度的非均匀性会引起多层材料的弯曲行为,4D打印通常设计对不同结构有不同响应的多层结构。常规的4D打印变形过程一般由两种实现形式:1.采取不同材料构成工件两层,通过同等程度的激发手段(磁、热、生物响应),经由工件两层不同的应变响应,达成4D的变形效果。2.采取一种材料构成工件整体,经由不同程度的激发手段,达成4D打印变形效果。具有高级功能的工件或设备常常需要结合复杂的三维形状和功能诱导结构单元。目前用于创建功能结构的绝大多数技术只能在平面上工作。在过去的几年里,由于各种先进的材料出现,形状记忆材料的应用范围得到了延伸。形状记忆聚合物可以经由低温玻璃态与高温橡胶态之间的转换实现形状记忆的效果,此时的聚合物具有自愈性质,可以通过温度的加载在一定程度上恢复至第一次经挤压成型时的状态,以此为根据提出的各种技术通常需要多个制作步骤和特殊材料。3D打印提供了一种主动元素的空间布局实现形状转换技术,其中特别以精密的多材料印刷为代表,其可以用来结合不同的材料,通过聚合物实现多形状或可逆的变形。各向异性添加物(如膨胀比或刚度)可通过3D打印技术印刷,以实现4D打印的变形过程。提出最初的平面结 ...
【技术保护点】
1.一种基于温度响应的横‑wiggle双层结构的4D打印方法,其特征在于包括以下步骤:1)选取形状记忆聚合物材料作为打印的线材,根据需打印的产品模型按照以下方式进行3D打印:以双层结构从下往上重复层叠进行打印,双层结构由两组不同的填充图案层上下层叠打印布置构成,填充图案层包括多个单层,每组填充图案层中的各个单层均打印为相同的填充图案,单层对应为3D打印时的一层切片,上方的填充图案层为横纹图案,下方的填充图案层为wiggle图案;横纹图案是由一组直线阵列构成的纹理图案,直线阵列由多条等间隔平行排布直线构成,wiggle图案是由一组正弦曲线阵列而成的纹理图案,正弦曲线阵列由多条正弦曲线等间隔平行排布直线构成;2)3D打印后,取下打印获得的粗产品,进行精确温度加热使得粗产品按照规定方式变形,直至4D变形完全完成,获得4D打印产品。
【技术特征摘要】
1.一种基于温度响应的横-wiggle双层结构的4D打印方法,其特征在于包括以下步骤:1)选取形状记忆聚合物材料作为打印的线材,根据需打印的产品模型按照以下方式进行3D打印:以双层结构从下往上重复层叠进行打印,双层结构由两组不同的填充图案层上下层叠打印布置构成,填充图案层包括多个单层,每组填充图案层中的各个单层均打印为相同的填充图案,单层对应为3D打印时的一层切片,上方的填充图案层为横纹图案,下方的填充图案层为wiggle图案;横纹图案是由一组直线阵列构成的纹理图案,直线阵列由多条等间隔平行排布直线构成,wiggle图案是由一组正弦曲线阵列而成的纹理图案,正弦曲线阵列由多条正弦曲线等间隔平行排布直线构成;2)3D打印后,取下打印获得的粗产品,进行精确温度加热使得粗产品按照规定方式变形,直至4D变形完全完成,获得4D打印产品。2.根据权利要求1所述的一种基于温度响应的横-wiggle双层结构的4D打印方法,其特征在于:打印时根据需打印的产品模型设计构建填充图案中不同的布置来调整最后精确温度加热的不同4D变形形状。3.根据权利要求2所述的一种基于温度响应的横-wiggle双层结构的4D打印方法,其特征在于:设置横纹图案中直线阵列的印刷角度在0±22.5度或90±22.5度范围内,实现温度加热后的产品绕平行于打印坐标系水平轴的旋转轴圆弧弯曲变形,wiggle图案中正弦曲线阵列的印刷角度与横纹图案中直线阵列的印刷角度相差越接近90°,弯曲...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯毅雄,高一聪,郑浩,曾思远,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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