在競(jìng)爭(zhēng)游戲中，現(xiàn)在一種新的方法，即復(fù)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(shù)。

這種方法是采用3D打印機(jī)來(lái)創(chuàng)建物體，一旦離開(kāi)3D打印機(jī)，物體就會(huì)隨時(shí)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(jī)制，如熱、光和磁場(chǎng)，或吸收濕氣。

康科迪亞工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院(簡(jiǎn)稱“ENCS”)工業(yè)與航空航天工程的機(jī)械系教授、研究人員Suong Van Hoa推動(dòng)了曲面結(jié)構(gòu)的無(wú)模制造。

“4D打印允許我們制造出曲面的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)而無(wú)需制作曲面模具?！盨uong Van Hoa說(shuō)道，“我的主要發(fā)現(xiàn)是，可以采用擁有高力學(xué)性能的長(zhǎng)的連續(xù)纖維，更快更經(jīng)濟(jì)地制作曲面的復(fù)合材料部件?！?/span>

去年秋季，Suong Van Hoa憑借其通過(guò)研究、實(shí)踐、教育和服務(wù)而為復(fù)合材料社區(qū)作出的突出貢獻(xiàn)，被任命為美國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)會(huì)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(fù)合材料科學(xué)。

工作原理

復(fù)合材料的板彈簧作為輕量化的汽車減振器，其制造時(shí)間通常較長(zhǎng)。

比如，做一個(gè)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(shù)脂預(yù)浸漬的增強(qiáng)織物鋪放到模具中，以制成復(fù)合材料的部件。

但是，Suong Van Hoa卻表示，步，即制造一副復(fù)雜的模具可以省略，以節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。作為康科迪亞復(fù)合材料中心(簡(jiǎn)稱“CONCOM”)的創(chuàng)建負(fù)責(zé)人，他的發(fā)現(xiàn)顯示出這項(xiàng)生產(chǎn)工藝如何顯著提供效率。

“復(fù)合材料的4D打印利用了基體樹(shù)脂的收縮以及不同纖維取向?qū)拥臒崾湛s系數(shù)的差異，從而在固化冷卻時(shí)通過(guò)激活來(lái)改變形狀。”他介紹說(shuō)，“這種行為可被用來(lái)制造擁有曲面形狀的部件，而無(wú)需復(fù)雜的模具。同樣，可以又快又經(jīng)濟(jì)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?！?/span>

一種新方法

為了達(dá)到他所說(shuō)的結(jié)果，Suong Van Hoa重新考慮了復(fù)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(shí)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(guān)系的尺度。

在《Advanced Manufacturing》雜志中發(fā)表的論文“高分子與復(fù)合材料科學(xué)”中， Suong Van Hoa概述了這種在構(gòu)建復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用的各向異性特性。比如，樹(shù)脂收縮會(huì)引起材料變形，或者，溫度變化會(huì)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(guān)鍵。

“各向異性特性在過(guò)去被看作是一種傾向，現(xiàn)在我們將其看作是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)?！?Suong Van Hoa說(shuō)道。

讓創(chuàng)新落地

除其他領(lǐng)域外，這項(xiàng)技術(shù)終可應(yīng)用于航空航天工業(yè)。

Suong Van Hoa表示：“另一項(xiàng)應(yīng)用是像衛(wèi)星一樣的空間結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)承受的溫度波動(dòng)。白天(當(dāng)溫度高時(shí))這些結(jié)構(gòu)會(huì)打開(kāi)以收集太陽(yáng)能，夜間閉合以為其內(nèi)部提供保護(hù)。”