4D打印物體會隨著時間而改變，或許醫療行業有很好的發展前景
時間：2022-03-14 09:11 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
導讀：2022年3月13日，4D是3D打印的一個新分支，盡管許多人不太了解 3D 打印的工作原理，但該技術已經發展到了另一個維度。4D對比3D增加了時間維度，未來在一些特定的項目中一定會大放異彩。
4D物體會隨著時間而改變
4D打印可以通過使用不同特性的形狀記憶材料來實現元件對外部環境變化的響應。這種反應是外部刺激對材料的“驅動”效應。4D打印的研究主要集中在開發能夠響應外界刺激的智能材料。該技術在過程中添加了一個新元素，允許打印的對象隨時間改變形狀。這種生長元素不僅會在打印過程中發揮作用，還會通過用于打印的材料(如水凝膠或形狀記憶聚合物)來實現。
理論上，這種材料會對諸如熱、光和壓力等環境因素做出反應，就像自然界中的植物和花朵一樣。4D打印材料的實驗表明，這些物體可以記住它們的形狀，但預計4D物體也可以在打印后改變大小，從而使大型物體可以在較小的打印機上打印。
該技術未來可能會在一些特定項目中派上用場，比如自我組裝家具、柔性水管(可以根據水壓伸縮)，甚至醫用支架(只有在識別出需要植入的身體部位時才會展開)。
4D牙齒矯正器的好處
研究人員利用4D打印部件具有隨時間（第四維度）改變形狀的能力，將 4D 技術引入正畸矯正器的制造中。越來越多的人為了美觀會選擇隱形矯治器（透明牙套），牙科診所一般會量身定做幾十副牙套，每1-2個星期戴一副，逐漸調整牙齒角度，最終實現牙齒矯正。但是，因為要戴幾十副牙套，不免有些麻煩和浪費。那么有沒有更好的技術方案呢？
在市場上大多數流行的矯治器系統中，每個矯治器只能使牙齒移動0.2到0.3毫米，或每次旋轉1°至3°，每個矯治器要佩戴大約14天，然后更換下一副矯治器。因此，牙齒的矯正周期很長，且成本很高。另一方面，形狀記憶聚合物(SMP)是牙科領域的新型材料之一，特別是用于正畸應用，為醫療材料的應用提供了巨大的潛力。
△目3D打印材料市場需求持續增長。圖片來自apartmenttherapy
目前3d打印技術已經變得更快、更高效、更實惠，通過將3D打印技術與機床的結合，實現3D打印工業零部件，極大程度降低精密零部件的制造成本，縮減制造時間，在航空航天、醫療建筑以及汽車等領域有著重要作用。4D物體會隨著時間而改變
4D打印可以通過使用不同特性的形狀記憶材料來實現元件對外部環境變化的響應。這種反應是外部刺激對材料的“驅動”效應。4D打印的研究主要集中在開發能夠響應外界刺激的智能材料。該技術在過程中添加了一個新元素，允許打印的對象隨時間改變形狀。這種生長元素不僅會在打印過程中發揮作用，還會通過用于打印的材料(如水凝膠或形狀記憶聚合物)來實現。
理論上，這種材料會對諸如熱、光和壓力等環境因素做出反應，就像自然界中的植物和花朵一樣。4D打印材料的實驗表明，這些物體可以記住它們的形狀，但預計4D物體也可以在打印后改變大小，從而使大型物體可以在較小的打印機上打印。
該技術未來可能會在一些特定項目中派上用場，比如自我組裝家具、柔性水管(可以根據水壓伸縮)，甚至醫用支架(只有在識別出需要植入的身體部位時才會展開)。
4D牙齒矯正器的好處
研究人員利用4D打印部件具有隨時間（第四維度）改變形狀的能力，將 4D 技術引入正畸矯正器的制造中。越來越多的人為了美觀會選擇隱形矯治器（透明牙套），牙科診所一般會量身定做幾十副牙套，每1-2個星期戴一副，逐漸調整牙齒角度，最終實現牙齒矯正。但是，因為要戴幾十副牙套，不免有些麻煩和浪費。那么有沒有更好的技術方案呢？
△4D牙齒矯正器可以降低相關成本。圖片來自Prodways
對于這種矯治器，研究人員關注兩個主要因素：考慮傳統材料的缺點和生物牙齒移動。在市場上大多數流行的矯治器系統中，每個矯治器只能使牙齒移動0.2到0.3毫米，或每次旋轉1°至3°，每個矯治器要佩戴大約14天，然后更換下一副矯治器。因此，牙齒的矯正周期很長，且成本很高。另一方面，形狀記憶聚合物(SMP)是牙科領域的新型材料之一，特別是用于正畸應用，為醫療材料的應用提供了巨大的潛力。
通過4D打印技術制造的形狀記憶矯正器實現了牙齒正畸測量和模擬系統（OMSS）中一致的移動效果。結果是單個形狀記憶矯正器實現的錯牙移動幾乎等于10個傳統矯正器可以實現的移動量。
點評：隨著聚合物材料的不斷發展，產品設計行業中新的4D打印應用有望增長。4D打印聽起來像是來自遙遠的未來，但實際上，它正在取得巨大的進步，未來4D打印的研究工作還需要廣泛整合材料科學、信息科學、機械工程、力學等學科的專業知識，才能實現增材技術與智能材料的深度融合。
(責任編輯：admin)
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