• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2020, Vol. 56 ›› Issue (15): 26-38.doi: 10.3901/JME.2020.15.026

• 特邀专栏:4D打印技术 • 上一篇    下一篇

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支持4D打印的可控变形结构设计研究进展

高一聪, 曾思远, 冯毅雄, 郑浩, 邱浩, 谭建荣   

  1. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027
  • 收稿日期:2019-08-04 修回日期:2019-12-19 出版日期:2020-08-05 发布日期:2020-10-19
  • 通讯作者: 冯毅雄(通信作者),男,1975年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为现代产品设计理论。E-mail:fyx@zju.edu.cn
  • 作者简介:高一聪,男,1982年出生,博士,副教授。主要研究方向为产品设计方法学。E-mail:gaoyicong@zju.edu.cn
    曾思远,男,1995年出生,博士研究生。主要研究方向为可控变形结构设计。E-mail:zsyuandy@foxmail.com
    郑浩,男,1988年出生,博士后。主要研究方向为产品设计方法学。E-mail:haozhengdoc@163.com
    邱皓,女,1997年出生,博士研究生。主要研究方向为产品优化设计。E-mail:11725066@zju.edu.cn
    谭建荣,男,1954年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为产品设计方法学。E-mail:egi@zju.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51675477,51775489,51805472)和浙江省自然科学基金(LZ18E050001)资助项目。

Review of Design of Programmable Morphing Composite Structures by 4D Printing

GAO Yicong, ZENG Siyuan, FENG Yixiong, ZHENG Hao, QIU Hao, TAN Jianrong   

  1. State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems, Zhejiang University, Hangzhou 310027
  • Received:2019-08-04 Revised:2019-12-19 Online:2020-08-05 Published:2020-10-19

摘要: 4D打印是结合了3D打印技术和智能材料的一种智能结构增材制造技术。通过几何结构设计、智能材料分布设计,4D打印可以制备具有可调节形状、特性或功能的可控变形结构。可控变形结构通过外界的刺激,按设计好的特定方式发生形状、性能和功能的变化,从而使其满足不同领域的应用需求。对可控变形结构的二维结构设计方法和三维变形设计方法的技术研究进展进行综述,总结了支持4D打印的可控变形结构设计的突出成果以及创新性技术。结合4D打印的概念和支持4D打印的可控变形结构设计的研究现状,对其在机械、生物医学等领域的应用进行了展望。

关键词: 可控变形结构设计, 4D打印, 3D打印, 智能材料

Abstract: 4D printing is a kind of intelligent structure additive manufacturing technology that combines 3D printing technology and intelligent materials. By designing the spatial distribution of smart materials, 4D printing can produce controllable deformation structures with adjustable shapes, characteristics or functions. The shape, performance and function of the controllable deformation structure change in a specific way according to the design through external stimulation, so that it can meet the application requirements of different fields. The research progress of planar unfolding design method and 3D deformation design method of controllable deformation structure is reviewed, and the outstanding achievements and innovative technology supporting 4D printing of controllable deformation structure design are summarized. Combined with the concept of 4D printing and the research status of controllable deformation structure design technology supporting 4D printing, its application in mechanical products, biomedicine and other fields is prospected.

Key words: design of programmable morphing composite structures, 4D printing, 3D printing, smart materials

中图分类号: