CN110434331A - 功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4d打印方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明属于4D打印制造领域，并具体公开了一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法及产品。所述方法包括：根据该智能构件在应用中的所需的变形量和功能对其三维模型进行区域划分，设置所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的打印参数，并以铜基记忆合金粉末为原材料，分别对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行4D打印，以获取由不同物相组成的具有功能梯度铜基形状记忆合金智能构件。本发明产品采用上述的4D打印方法获取。本发明通过控制不同区域的成形工艺参数以及打印材料，以实现成分、组织、超弹性能的连续变化，使得各区域能适应智能构件在应用中的所需的变形量和功能。

Description

功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法及产品

技术领域

本发明属于4D打印制造领域，更具体地，涉及一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法及产品。

背景技术

形状记忆合金由于具有形状记忆性能、超弹性、高阻尼性，被广泛应用于管接头、驱动器、矫正器等器件上。目前，应用最广泛的形状记忆合金包括NiTi基形状记忆合金和Cu基形状记忆合金。NiTi基形状记忆合金具有良好的形状记忆性能、生物相容性、耐腐蚀性，但是成本高昂且加工性能差。Cu基形状记忆合金具有与NiTi基形状记忆合金相近的形状记忆性能，且成本低廉，原料来源广泛，加工性能好。

形状记忆合金制件在实际使用的过程中，构件的不同部位有不同的力学性能要求与形状记忆性能或超弹性能的要求。例如，形状记忆合金制件在与其他结构件连接时，连接部分的位置对其强度要求较高，中间部位强度要求不高但形状记忆性能或超弹性能要求较高，而形状记忆性能、超弹性能往往与强度不能兼得。因此，如果能够采用具有功能梯度结构的铜基形状记忆合金构件，即构件的成分或者结构在空间位置上呈梯度变化，进而使其性能在空间上呈梯度变化，则可以满足同一构件不同部位的应用需求。其次，由于功能梯度材料的组分是连续变化的，可以缓解由于材料热膨胀失配导致的应力突变问题。

现有的制备功能梯度形状记忆合金的方法包括粉末冶金法，等离子喷涂法、磁控溅射法、梯度热处理工艺等。粉末冶金法是应用最广泛的方法而且操作较为简便，但是粉末冶金法所能制造的零件复杂程度受到模具形状的限制。而等离子喷涂与磁控溅射法只能制备厚度较小的功能梯度涂层，梯度热处理工艺的处理过程操作步骤较为繁琐，且难以实现局部位置的精准控制。

因此本领域亟待提出一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法，能够将变形预设到成形制造过程中，实现对构件不同部位的精准控制，同时成形参数易于控制，最终成形的构件能够根据预设在外界环境的刺激下发生动态变化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法及产品，其中结合智能构件自身的特征及其4D打印的工艺特点，并在打印前，根据智能构件在应用中的所需的变形量和功能对智能构件进行区域划分，打印过程中通过控制不同区域的成形工艺参数以及打印材料，以实现成分、组织、超弹性能的连续变化，使得各区域能适应智能构件在应用中的所需的变形量和功能，本发明工艺过程更为简便，打印完成后，在外界的刺激下，智能构件的不同部位能够根据预设发生不同的响应。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1建立智能构件的三维模型，并根据该智能构件在应用中的所需的变形量和功能对其三维模型进行区域划分，其中，将智能构件在应用中的应变大的区域划分为大变形回复区域，将智能构件在应用中的应变小的区域划分为小变形回复区域，将智能构件在应用中用于承载的区域划分为承载区域；

S2设置所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的打印参数，并以铜基记忆合金粉末为原材料，分别对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行4D打印，以获取由不同物相组成的具有功能梯度铜基形状记忆合金智能构件。

作为进一步优选的，步骤S2中，所述铜基形状记忆合金优选为Cu-Zn-Al系形状记忆合金，其中，Zn的含量为16wt％～35wt％，Al的含量为4wt％～7wt％之间，余量为Cu。

作为进一步优选的，步骤S2中，所述铜基形状记忆合金粉末为气雾化的预合金粉末，该预合金粉末的粒径为10μm～65μm，进一步的，该预合金粉末的粒径为40μm。

作为进一步优选的，所述大变形回复区域的打印参数设置为：打印速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为200W～250W；所述小变形回复区域的打印参数设置为：打印速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为300W～370W，或者当打印速度为500mm/s，打印的激光功率为200-370W；所述承载区域的打印参数设置为：打印速度为300mm/s～400mm/s，打印的激光功率为250W～370W；进一步的，所述小变形回复区域的打印参数设置为：打印速度为500mm/s，打印的激光功率为300W。

作为进一步优选的，打印成型的所述大变形回复区域的合金为M相；打印成型的所述小变形回复区域的合金为α+M相；打印成型的所述承载区域的合金为α相。

作为进一步优选的，步骤S2中，对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行4D打印时，还需分别对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行切片处理，然后根据所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的打印参数对各层切片进行分层打印。

作为进一步优选的，所述切片的层厚为0.03mm～0.06mm。

作为进一步优选的，步骤S2中，所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域均在4D打印设备的排风口处进行4D打印。

作为进一步优选的，所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域均在氩气气氛下进行4D打印。

按照本发明的另一方面，提供了一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件，采用上述的4D打印方法打印而成。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明结合智能构件自身的特征及其4D打印的工艺特点，并在打印前，根据智能构件在应用中的所需的变形量和功能对智能构件进行区域划分，打印过程中通过控制不同区域的成形工艺参数以及打印材料，以实现成分、组织、超弹性能的连续变化，使得各区域能适应智能构件在应用中的所需的变形量和功能，制备工艺简单，适应性强，尤其适用于工作过程中不同部位应变量不同的智能构件的4D打印。

2.本发明用于4D打印的铜基形状记忆合金优选为Cu-Zn-Al系形状记忆合金，其中，Zn的含量为16wt％～35wt％，Al的含量为4wt％～7wt％之间，余量为Cu，在制造的过程中直接通过控制成形工艺参数来改变Cu-Zn-Al系形状记忆合金中Zn元素的蒸发量，进而改变铜基形状记忆合金的成分，相组成以及超弹性能，不需要采用多种粉末就能实现组分的改变，制备过程更加便捷。

3.本发明铜基形状记忆合金粉末为气雾化的预合金粉末，该预合金粉末的粒径为10μm～65μm，进一步的，该预合金粉末的粒径为40μm，在参数范围内，所打印的各层切片的表面更加平整，所获取的构件的表面粗糙度更小，精度更高。同时，采用的铜基形状记忆合金具有成本低廉、可加工性好、记忆温度范围宽等优势。

4.本发明所述大变形回复区域的打印参数设置为：打印速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为200W～250W；所述小变形回复区域的打印参数设置为：打印速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为300W～370W，或者当打印速度为500mm/s，打印的激光功率为200-370W；所述承载区域的打印参数设置为：打印速度为300mm/s～400mm/s，打印的激光功率为250W～370W；进一步的，所述小变形回复区域的打印参数设置为：打印速度为500mm/s，打印的激光功率为300W，通过对各个区域的打印参数进行精确控制，使得在打印过程中，形成各区域的合金具有不同的物相，以适应不同区域的变形量和功能需求，通过精准控制各部位的组分和性能，制造出的功能梯度形状记忆合金构件在不同的部位具有不同的力学性能与超弹性能，能够满足构件在不同场合下的应用需求。

5.本发明相比于粉末冶金法，所制造的构件不受形状复杂度的限制，更具有制造柔性，相比于等离子喷涂、磁控溅射法，所制造的功能梯度结构不只限于层状，相比于梯度热处理工艺，可以更加精准地实现局部位置的成分、相组成、性能的控制。

6.本发明大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域均在4D打印设备的排风口处进行4D打印，有效防止成形过程中蒸发的Zn元素形成的氧化物颗粒回落到熔池中，影响制件表面粗糙度和性能。

7.本发明通过调整大变形回复部分，小变形回复部分，承载部分各部分的比例，可以实现整体变形的可控。

8.本发明由于整个结构采用了同种材料，消除了界面的突变以及热应力。

附图说明

图1是按照本发明的优选实施例所构建的一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法的工艺流程图；

图2是按照本发明的优选实施例所构建的功能梯度铜基形状记忆合金智能构件三维结构示意图，其中，1为大变形回复区域，2为小变形回复区域，3为承载区域；

图3是图2中大变形回复区域的微观组织图，其主要由M相构成；

图4是图2中小变形回复区域的微观组织图，其主要由α+M相构成；

图5是图2中承载区域的微观组织图，其主要由α相构成。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件的4D打印方法包括以下步骤：

步骤一，首先利用三维建模软件建立所要制造的智能构件的三维模型，根据智能构件在应用中的所需的变形量和功能对其进行区域划分，一般的，将该智能构件划分为三个区域，即将智能构件在应用中的应变大的区域划分为大变形回复区域，将智能构件在应用中的应变小的区域划分为小变形回复区域，将智能构件在应用中用于承载的区域划分为承载区域。但是，在本发明中，并不局限于上述的三个区域的划分，还可以进一步根据所需的变形量和功能对上三个区域进行进一步划分，以实现所打印而成的智能构件在不同的部位具有不同的力学性能与超弹性能，能够满足构件在不同场合下的应用需求。

步骤二，将该三维模型转成STL文件格式，利用计算机识别大变形回复区域、小变形回复区域和承载区域，并对各个区域分别进行切片处理，并在SLM成形设备中根据不同区域的变形量和功能输入不同的成形参数。同时，在本发明中，为了使智能构件在不同的部位具有不同的力学性能与超弹性能，能够满足构件在不同场合下的应用需求，本发明所选用的打印材料为铜基形状记忆合金优选为Cu-Zn-Al系形状记忆合金，其中，Zn的含量为16％～35％，Al的含量为4％～7％之间，余量为Cu。进一步的，所述铜基形状记忆合金粉末为气雾化的预合金粉末，该预合金粉末的粒径为10μm～65μm，进一步的，该预合金粉末的粒径为40μm。其中，在本发明中，为了使得大变形回复区域在较大的变形情况下具有较好的回复能力和超弹性能，因此，需要将该区域的打印参数设置为：打印速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为200W～250W，在此参数下，用于进行打印的铜基形状记忆合金粉末熔融后主要生成M相，如图3所示，拥有较好的回复能力，但是合金致密度略低，承载能力略低。为了使得小变形回复区域在较大的变形情况下具有一定的回复能力和以及承载能力，因此，需要将该区域的打印参数设置为：打印速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为300W～370W，或者打印速度为500mm/s，打印的激光功率为200～370W，在此参数下，用于进行打印的铜基形状记忆合金粉末熔融后主要生成α+M相，如图4所示，拥有一定的回复能力和承载能力。作为本发明的优选方案，小变形回复区域的打印参数设置为打印速度为500mm/s，打印的激光功率为300W。为了使得承载区域在较大的变形情况下具有较强的承载能力，因此，需要将该区域的打印参数设置为：打印速度为300mm/s～400mm/s，打印的激光功率为250W～370W，在此参数下，用于进行打印的铜基形状记忆合金粉末熔融后主要生成α相，如图5所示，合金致密度较高，具有较强的承载能力。

第三步，将烘干好的铜基形状记忆合金粉末送入到SLM成形设备铺粉装置中，在成形腔中通入高纯度的氩气，并对基板进行预热。

第四步，设置所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的打印参数，并以铜基记忆合金粉末为原材料，分别对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行4D打印，以获取由不同物相组成的具有功能梯度铜基形状记忆合金智能构件，具体而言，在成形过程中，SLM根据计算机切片信息进行分区制造，分别对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行切片处理，然后根据所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的打印参数对各层切片进行分层打印，其中，切片的层厚为0.03mm～0.06mm，每完成一个切平面的制造，工作台下降一个层厚的距离，铺粉辊重新铺粉，进行下一层平面的打印，如此循环，直至完成整个结构的制造。大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的各层切片均在氩气气氛下进行4D打印。打印完成后，对智能构件进行清粉处理。

作为本发明的优选方案，大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域均在4D打印设备的排风口处进行4D打印，防止成形过程中蒸发的Zn元素形成的氧化物颗粒回落到熔池中，影响制件表面粗糙度和性能。

本发明中，铜基形状记忆合金优选为Cu-Zn-Al系形状记忆合金，其中，Zn的含量为16wt％～35wt％，Al的含量为4wt％～7wt％之间，余量为Cu。这里采用较高的Zn含量是为了留有余量，使得Zn在蒸发后含量仍然能满足其形状记忆性能或超弹性性能的需求。采用的铜基形状记忆合金粉末为气雾化的预合金粉末，粉末粒径在10μm～65μm，使其既能保证成形精度，又能保证成形效率。

本发明还提供了一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件，该智能构件至少包括依次相互连接的大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域，其中构成大变形回复区域的合金为M相，构成小变形回复区域的合金为α+M相，构成承载区域的合金为α相。

下面将结合具体的实施例进一步说明本发明。

实施例1：

1)利用三维建模软件设计如图2所示的具有功能梯度的铜基形状记忆合金智能构件三维模型，根据构件各部分的应用需求对构件进行区域划分，在图2中，1为大变形回复区域，2为小变形回复区域，3为承载区域。其中大变形回复区域1的长度为智能构件整体长度的40％，小变形回复区域2的长度为智能构件整体长度的30％，承载区域3的长度为智能构件整体长度的30％。

2)将该三维模型转成STL文件格式，利用计算机识别出不同的区域，在计算机中利用切片软件对各区域进行切片处理，并在SLM成形设备中根据不同区域的要求输入不同的成形工艺参数。

3)将烘干好的Cu-30Zn-4Al粉末送入到SLM成形设备送粉装置中，其中Zn含量为30wt％，Al含量为4wt％，余量为Cu。粉末平均粒径为35μm。粉末在成形腔中通入高纯度的氩气，并对基板进行预热。

4)在成形过程中，SLM根据计算机切片信息进行分区制造，对于大变形回复区域1，采用的工艺参数为：打印的激光功率为250W，打印的扫描速度为700mm/s；对于小变形回复区域2，打印的激光功率为300W，打印的扫描速度为500mm/s；对于承载区域3，打印的激光功率为300W，打印的扫描速度为300mm/s。每完成一个切平面的制造，工作台下降一个层厚的距离，切片的层厚设置为0.04mm，铺粉辊重新铺粉，进行下一层平面的打印，如此循环，直至完成整个结构的制造；

5)打印完成后，将智能构件中多余的粉末清除并利用线切割将功能梯度构件从基板上切割下来。

6)当外界对构件的不同部位施加不同大小的力时，智能构件发生不同程度的变形，当撤销外力后，智能构件由于具有超弹性能而恢复原样。

实施例2：

1)利用三维建模软件设计如图2所示的具有功能梯度的铜基形状记忆合金智能构件三维模型，根据智能构件各部分所需的变形量和功能对构件进行区域划分。其中大变形回复区域1的长度为智能构件整体长度的30％，小变形回复区域2的长度为智能构件整体长度的50％，承载区域3的长度为智能构件整体长度的20％。

2)将该三维模型转成STL文件格式，利用计算机识别出不同的区域，在计算机中利用切片软件对各区域进行切片处理，并在SLM成形设备中根据不同区域的要求输入不同的成形工艺参数。

3)将烘干好的Cu-32Zn-6Al粉末送入到SLM成形设备送粉装置中，其中Zn含量为32wt％，Al含量为6wt％，余量为Cu。粉末平均粒径为40μm。粉末在成形腔中通入高纯度的氩气，并对基板进行预热。

4)在成形过程中，SLM根据计算机切片信息进行分区制造，对于大变形回复区域1，采用工艺参数为：打印的激光功率为200W，打印的扫描速度为700mm/s；对于小变形回复区域2，打印的激光功率为300W，打印的扫描速度为700mm/s；对于承载区域3，打印的激光功率为350W，打印的扫描速度为400mm/s。每完成一个切平面的制造，工作台下降一个层厚的距离，切片的层厚设置为0.04mm，铺粉辊重新铺粉，进行下一层平面的打印，如此循环，直至完成整个智能构件的制造；

5)打印完成后，将智能构件中多余的粉末清除并利用线切割将功能梯度构件从基板上切割下来。

6)当外界对智能构件的不同部位施加不同大小的力时，智能构件发生不同程度的变形，当撤销外力后，智能构件由于具有超弹性能而恢复原样。

实施例3：

1)利用三维建模软件设计如图2所示的具有功能梯度的铜基形状记忆合金智能构件三维模型，根据构件各部分的应用需求对构件进行区域划分。其中大变形回复区域1的长度为智能构件整体长度的50％，小变形回复区域2的长度为智能构件整体长度的20％，承载区域3的长度为智能构件整体长度的30％。

2)将该三维模型转成STL文件格式，利用计算机识别出不同的区域，在计算机中利用切片软件对各区域进行切片处理，并在SLM成形设备中根据不同区域的要求输入不同的成形工艺参数。

3)将烘干好的Cu-34Zn-5Al粉末送入到SLM成形设备送粉装置中，其中Zn含量为34wt％，Al含量为5wt％，余量为Cu。粉末平均粒径为45μm。粉末在成形腔中通入高纯度的氩气，并对基板进行预热。

4)在成形过程中，SLM根据计算机切片信息进行分区制造，对于大变形回复区域1，采用的工艺参数为：打印的激光功率为200W，打印的扫描速度为600mm/s；对于小变形回复区域2，打印的激光功率为350W，打印的扫描速度为600mm/s；对于承载区域3，打印的激光功率为350W，打印的扫描速度为300mm/s。每完成一个切平面的制造，工作台下降一个层厚的距离，切片的层厚设置为0.05mm，铺粉辊重新铺粉，进行下一层平面的打印，如此循环，直至完成整个结构的制造；

5)打印完成后，将智能构件中多余的粉末清除并利用线切割将功能梯度智能构件从基板上切割下来。

6)当外界对智能构件的不同部位施加不同大小的力时，智能构件发生不同程度的变形，当撤销外力后，智能构件由于具有超弹性能而恢复原样。

实施例4：

1)利用三维建模软件设计如图2所示的具有功能梯度的铜基形状记忆合金智能构件三维模型，根据构件各部分的应用需求对构件进行区域划分，在图2中，1为大变形回复部分，2为小变形回复部分，3为承载部分。其中大变形回复区域1的长度为智能构件整体长度的20％，小变形回复区域2的长度为智能构件整体长度的40％，承载区域3的长度为智能构件整体长度的40％。

2)将该三维模型转成STL文件格式，利用计算机识别出不同的区域，在计算机中利用切片软件对各区域进行切片处理，并在SLM成形设备中根据不同区域的要求输入不同的成形工艺参数。

3)将烘干好的Cu-32Zn-6Al粉末送入到SLM成形设备送粉装置中，其中Zn含量为28wt％，Al含量为6wt％，余量为Cu。粉末平均粒径为50μm。粉末在成形腔中通入高纯度的氩气，并对基板进行预热。

4)在成形过程中，SLM根据计算机切片信息进行分区制造，对于大变形回复区域1，采用的工艺参数为：打印的激光功率为250W，打印的扫描速度为600mm/s；对于小变形回复区域2，打印的激光功率为350W，打印的扫描速度为700mm/s；对于承载区域3，打印的激光功率为300W，打印的扫描速度为400mm/s。每完成一个切平面的制造，工作台下降一个层厚的距离，切片的层厚设置为0.05mm，铺粉辊重新铺粉，进行下一层平面的打印，如此循环，直至完成整个结构的制造；

5)打印完成后，将智能构件中多余的粉末清除并利用线切割将功能梯度智能构件从基板上切割下来。

6)当外界对智能构件的不同部位施加不同大小的力时，智能构件发生不同程度的变形，当撤销外力后，智能构件由于具有超弹性能而恢复原样。

本发明结合智能构件自身的特征及其4D打印的工艺特点，并在打印前，根据智能构件在应用中的所需的变形量和功能对智能构件进行区域划分，打印过程中通过控制不同区域的成形工艺参数以及打印材料，以实现成分、组织、超弹性能的连续变化，使得各区域能适应智能构件在应用中的所需的变形量和功能，本发明工艺过程更为简便，打印完成后，在外界的刺激下，智能构件的不同部位能够根据预设发生不同的响应。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件4D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1建立智能构件的三维模型，并根据该智能构件在应用中的所需的变形量和功能对其三维模型进行区域划分，其中，将智能构件在应用中的应变大的区域划分为大变形回复区域，将智能构件在应用中的应变小的区域划分为小变形回复区域，将智能构件在应用中用于承载的区域划分为承载区域；

S2设置所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的打印参数，并以铜基记忆合金粉末为原材料，分别对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行4D打印，以获取由不同物相组成的具有功能梯度铜基形状记忆合金智能构件。

2.根据权利要求1所述的4D打印方法，其特征在于，步骤S2中，所述铜基形状记忆合金为Cu-Zn-Al系形状记忆合金，其中，Zn的含量为16wt％～35wt％，Al的含量为4wt％～7wt％之间，余量为Cu。

3.根据权利要求1所述的4D打印方法，其特征在于，步骤S2中，所述铜基形状记忆合金粉末为气雾化的预合金粉末，该预合金粉末的粒径为10μm～65μm，进一步的，该预合金粉末的粒径为40μm。

4.根据权利要求1所述的4D打印方法，其特征在于，步骤S2中，所述大变形回复区域的打印参数设置为：打印的速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为200W～250W；所述小变形回复区域的打印参数设置为：打印的速度为600mm/s～700mm/s，打印的激光功率为300W～370W，或者当打印速度为500mm/s，打印的激光功率为200-370W；所述承载区域的打印参数设置为：打印的速度为300mm/s～400mm/s，打印的激光功率为250W～370W；进一步的，所述小变形回复区域的打印参数设置为：打印的速度为500mm/s，打印的激光功率为300W。

5.根据权利要求4所述的4D打印方法，其特征在于，打印成型的所述大变形回复区域的合金为M相；打印成型的所述小变形回复区域的合金为α+M相；打印成型的所述承载区域的合金为α相。

6.根据权利要求1-5任一项所述的4D打印方法，其特征在于，步骤S2中，对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行4D打印时，还需分别对所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域进行切片处理，然后根据所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域的打印参数对各层切片进行分层打印。

7.根据权利要求6所述的4D打印方法，其特征在于，所述切片的层厚为0.03mm～0.06mm。

8.根据权利要求1-5任一项所述的4D打印方法，其特征在于，步骤S2中，所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域均在4D打印设备的排风口处进行4D打印。

9.根据权利要求1-5任一项所述的4D打印方法，其特征在于，所述大变形回复区域、小变形回复区域以及承载区域均在氩气气氛下进行4D打印。

10.一种功能梯度铜基形状记忆合金智能构件，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的4D打印方法打印而成。