來源：中國機械工程學會增材制造分會 發(fā)布日期：2024-05-26
4D打印是一種變革性增材制造技術(shù)，其核心原理是通過材料或結(jié)構(gòu)的主動設計，使得制造的構(gòu)件能夠響應外在或內(nèi)在激勵并在時空維度上實現(xiàn)形狀、性能或功能的可控變化。4D打印概念從2013年提出至今，在理論框架體系、科學內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)方法、工程應用等方面究竟進展到什么程度？5月22日晚，在2024年中國機械工程學會會員服務月首期線上學術(shù)報告會上，西安交通大學機械工程學院副院長賀健康教授以“4D打?。含F(xiàn)狀、進展與挑戰(zhàn)”為題給我們帶來了一場精彩的報告分享。中國機械工程學會特種加工分會副主任委員、增材制造技術(shù)分會總干事、西安交通大學李滌塵教授主持了本場報告會。報告嘉賓獨到的見解和前瞻的視角為廣大科技工作者展示了4D打印技術(shù)的發(fā)展全景。
報告環(huán)節(jié)，賀健康教授從3個方面做了主題分享。
在4D打印背景現(xiàn)狀部分，賀健康教授介紹了國內(nèi)外高校及研究機構(gòu)所開展的仿生4D打印、全柔性自主機器人4D打印、4D打印復合材料結(jié)構(gòu)、4D打印彈性體衍生陶瓷折紙結(jié)構(gòu)、磁控4D打印技術(shù)、復雜結(jié)構(gòu)（體素結(jié)構(gòu)）的多材料4D打印技術(shù)、驅(qū)動/傳感/反饋的電熱響應材料4D打印技術(shù)、電活性材料的4D打印技術(shù)、無源驅(qū)動快速響應的4D打印電活性材料、電熱驅(qū)動連續(xù)纖維增強折紙結(jié)構(gòu)的4D打印技術(shù)的研究情況，指出4D打印核心理念變革是從固定結(jié)構(gòu)向動態(tài)可變結(jié)構(gòu)設計制造方向發(fā)展，目前國內(nèi)已經(jīng)有多所高校與工程應用研究機構(gòu)的專家學者在研討4D打印的科學問題、關(guān)鍵技術(shù)與潛在工程應用，形成了前沿技術(shù)探索與工程應用交叉融合的協(xié)作氛圍。
在報告人所在團隊研究進展方面，賀健康教授指出西安交通大學目前初步形成了面向智變構(gòu)件需求、面向柔性驅(qū)動與能源需求兩個4D打印技術(shù)研究方向，取得了可變復合結(jié)構(gòu)設計與4D打印、智能復合結(jié)構(gòu)設計與4D打印、基于彈跳突變的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)設計與4D打印、纖維偏置可控變形復合功能結(jié)構(gòu)4D打印新方法、連續(xù)纖維拉脹柔性應變傳感器設計與制備方法、零膨脹結(jié)構(gòu)多材料設計與4D打印、寬頻輕質(zhì)吸波復合材料4D打印與性能調(diào)控，以及電致柔性驅(qū)動結(jié)構(gòu)多材料4D打印技術(shù)、仿生離子凝膠電池設計方法等研究成果。
在4D打印機遇與挑戰(zhàn)部分，賀健康教授認為4D打印從研究走向工程應用面臨多重挑戰(zhàn)，急需研發(fā)高性能驅(qū)動/傳感智能材料體系，急需建立形性可變結(jié)構(gòu)的設計理論與方法，急需多材料多功能融合4D打印新技術(shù)，推動從概念原理演示向典型應用方向發(fā)展。
問答環(huán)節(jié)，賀健康教授和李滌塵教授對觀眾提出的“智能材料如何定義”“大幅面打印效率如何”“異質(zhì)材料應用方向在哪里”“如何使4D打印形變和功能變化可控”“4D打印技術(shù)對軟體機器人發(fā)展的指導意義”“4D打印在醫(yī)療領(lǐng)域應用”“4D打印能達到的尺寸精度”“軟體材料是否有再生、體感功能”等問題做了詳細而客觀的解答。
為傳播特種加工領(lǐng)域最新技術(shù)，特種加工分會和增材制造技術(shù)分會已經(jīng)連續(xù)3年在全國科技工作者日期間組織專家進行線上分享。本次活動是中國機械工程學會2024年會員服務月的第一場線上活動。在一個半小時的報告和交流中，共有近4000人次觀看了本場直播，取得了良好的效果。未來，學會將持續(xù)組織會員服務月的線上分享，希望廣大會員和機械科技工作者積極參與，為我國機械工程高水平科技自立自強注入力量。