在競爭游戲中，現(xiàn)在一種新的方法，即復合材料的4D打印，為制造像衛(wèi)星一樣的物體而提供了更快、更低成本的技術。

這種方法是采用3D打印機來創(chuàng)建物體，一旦離開3D打印機，物體就會隨時間而發(fā)生形狀的變化。在這種情況下，第四維度是一種激活機制，如熱、光和磁場，或吸收濕氣。

康科迪亞工程與計算機科學學院(簡稱“ENCS”)工業(yè)與航空航天工程的機械系教授、研究人員Suong Van Hoa推動了曲面結構的無模制造。

“4D打印允許我們制造出曲面的復合材料結構而無需制作曲面模具?！盨uong Van Hoa說道，“我的主要發(fā)現(xiàn)是，可以采用擁有高力學性能的長的連續(xù)纖維，更快更經濟地制作曲面的復合材料部件?！?/span>

去年秋季，Suong Van Hoa憑借其通過研究、實踐、教育和服務而為復合材料社區(qū)作出的突出貢獻，被任命為美國復合材料學會會員。他在《Advanced Manufacturing》雜志上發(fā)表了他的新發(fā)現(xiàn)，文章題目是：高分子與復合材料科學。

工作原理

復合材料的板彈簧作為輕量化的汽車減振器，其制造時間通常較長。

比如，做一個S形的件，首先，需要采用金屬一樣的固體材料制造一副S形的模具;然后，將樹脂預浸漬的增強織物鋪放到模具中，以制成復合材料的部件。

但是，Suong Van Hoa卻表示，步，即制造一副復雜的模具可以省略，以節(jié)省時間和費用。作為康科迪亞復合材料中心(簡稱“CONCOM”)的創(chuàng)建負責人，他的發(fā)現(xiàn)顯示出這項生產工藝如何顯著提供效率。

“復合材料的4D打印利用了基體樹脂的收縮以及不同纖維取向層的熱收縮系數(shù)的差異，從而在固化冷卻時通過激活來改變形狀?！彼榻B說，“這種行為可被用來制造擁有曲面形狀的部件，而無需復雜的模具。同樣，可以又快又經濟地制造彎曲形狀的部件。但是，形狀變化的程度取決于材料的性能、纖維的取向、鋪層的順序和制造工藝。”

一種新方法

為了達到他所說的結果，Suong Van Hoa重新考慮了復合材料層的各向異性特性。

各向異性可以被定義為，材料在承受不同軸向載荷時如何發(fā)揮不同的作用。一種材料的各向異性是衡量它如何改變與其他因素之間關系的尺度。

在《Advanced Manufacturing》雜志中發(fā)表的論文“高分子與復合材料科學”中， Suong Van Hoa概述了這種在構建復合材料結構中發(fā)揮作用的各向異性特性。比如，樹脂收縮會引起材料變形，或者，溫度變化會引起纖維膨脹或收縮。理解和控制這些變化，是不采用曲面模具制造曲面層壓 板的關鍵。

“各向異性特性在過去被看作是一種傾向，現(xiàn)在我們將其看作是一個優(yōu)點?！?Suong Van Hoa說道。

讓創(chuàng)新落地

除其他領域外，這項技術終可應用于航空航天工業(yè)。

Suong Van Hoa表示：“另一項應用是像衛(wèi)星一樣的空間結構，這些結構會承受的溫度波動。白天(當溫度高時)這些結構會打開以收集太陽能，夜間閉合以為其內部提供保護。”