CN113844024B - 一种基于4d打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法 - Google Patents

一种基于4d打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113844024B
CN113844024B CN202111098390.7A CN202111098390A CN113844024B CN 113844024 B CN113844024 B CN 113844024B CN 202111098390 A CN202111098390 A CN 202111098390A CN 113844024 B CN113844024 B CN 113844024B
Authority
CN
China
Prior art keywords
printing
intelligent structure
deformation
spiral
intelligent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111098390.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113844024A (zh
Inventor
高一聪
曾思远
许君君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202111098390.7A priority Critical patent/CN113844024B/zh
Publication of CN113844024A publication Critical patent/CN113844024A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113844024B publication Critical patent/CN113844024B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/56—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits
    • B29C65/561—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits using screw-threads being integral at least to one of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids
    • B29K2067/046—PLA, i.e. polylactic acid or polylactide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于4D打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法。根据被装配件的螺纹特征参数，确定需要制备的智能结构的螺旋变形目标；确定满足螺旋变形目标的智能结构设计参数值和3D打印工艺参数值；3D打印制备智能结构；然后在外场激励下发生螺旋变形，达到螺旋变形目标的螺旋三维空间构型，获得螺旋变形的智能结构；智能结构的螺旋形态和被装配件的螺纹孔的螺旋形态吻合一致并嵌装入，同时通过智能结构的螺旋变形带动被装配件的移动实现被装配件的装配。通过本发明，获得的产品对外界温度激励即时响应，不需要施加外力，即可实现被装配件的螺纹连接组装，同时，不受空间复杂性的限制。

Description

一种基于4D打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域的一种4D打印产品和方法，更具体地，具体涉及一种基于4D打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法。
背景技术
4D打印是在3D打印的基础上增加了时间维度，将变形设计内置于3D打印制备的智能结构中，在外界的激励下智能结构的功能、形状、性质能够随着时间推移进行演变，不需要施加外力，即可实现自组装。
4D打印一般由两种实现形式：(1)采取不同材料构成工件的多层结构，通过磁、热、电等激发手段，经由工件两层不同的应变响应，达成预想的变形效果。(2)采取一种材料构成工件整体，通过设计3D打印过程中的参数，改变在同等刺激下的上下层的应变响应程度，达成4D打印变形效果。
目前，4D打印整体还处于实验室探索阶段。由于智能结构的4D打印结构涉及多种材料、多种材料排布，且目前专门针对多材料、大变形、多耦合的数值模型与仿真软件研究较少，使得外部激励难以对智能结构的变形进行精确控制，例如螺旋变形中弯曲结构的弯曲曲率，螺旋结构的螺旋半径和螺距等变形无法精确控制，导致4D打印的智能结构自组装等性能不稳定，极大程度限制了4D打印在实际工程项目中推广与使用。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提出了一种基于4D打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法，实现了自组装装配，获得的产品对外界温度激励即时响应，不需要施加外力，即可实现被装配件的螺纹连接组装，同时，不受空间复杂性的限制。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括：
一、一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法，方法包括以下步骤：
(1)根据被装配件的螺纹孔的螺旋半径r、螺距p和旋向，确定需要制备的智能结构的螺旋变形目标；
(2)确定满足螺旋变形目标的智能结构设计参数值和3D打印工艺参数值；
(3)选取形状记忆聚合物作为原料，采用熔融沉积3D打印制备未变形的智能结构，然后在外场激励下发生螺旋变形获得螺旋变形的智能结构。
所述的被装配件带有内螺纹孔或者内螺纹结构。
在步骤(1)中，所述智能结构的螺旋变形目标包括螺旋的高斯曲率、螺旋升角和旋向。
其中，高斯曲率
Figure BDA0003269866110000021
其中，r表示被装配件的螺纹孔的螺旋半径，p表示被装配件的螺纹孔的螺距。
螺旋升角
Figure BDA0003269866110000022
旋向为左旋、右旋。
所述的智能结构在竖直于打印平面上自上而下分为两层，分别为变形基本层和变形增强层，变形基本层和变形增强层均分为多个打印分层，变形基本层/变形增强层中的每个打印分层的材料排布方式都相同；
如图1所示，所述的变形基本层中的每个打印分层的材料排布方式采用正弦线平行排列，各个正弦线沿智能结构的长度方向紧密排布，正弦线之间没有间隙，打印时采用S形方式路径经过各个正弦线进行打印；
如图2所示，所述的变形增强层中的每个打印分层的材料排布方式采用直线平行排列，各个直线沿智能结构的长度方向紧密排布，直线之间没有间隙，打印时采用S形方式路径经过各个直线进行打印。
所述的熔融沉积3D打印采用从下往上方式进行打印变形基本层和变形增强层的整体，且变形基本层和变形增强层中的每个打印分层也是从下往上重复层叠打印完成。
在步骤(2)中，所述的智能结构设计参数值包括：智能结构的长度l和宽度w、变形基本层的厚度t1、变形增强层的厚度t2、变形基本层中每个打印分的材料排布角度a1、变形增强层每个打印分的材料排布角度a2。
所述的智能结构的长度l为50-70mm、宽度w为6.0-9.0mm、变形基本层厚度t1为0.5-1.0mm、变形增强层厚度t2为0.5-1.0mm。
所述的智能结构的变形基本层材料排布角度a1为正弦线的中线方向与智能结构的长边之间的夹角，变形基本层材料排布角度a1为0°。
所述的智能结构的变形增强层材料排布角度a2为直线方向与智能结构的长边之间的夹角，变形增强层材料排布角度a2为(-90)-90°。
在步骤(3)中，所述的3D打印工艺参数值包括：打印线宽wl、打印层高h、打印喷嘴温度tn。
具体实施中，所述的打印线宽wl为0.25-0.8mm，打印层高h为50-200μm，打印喷嘴温度tn为195-220℃。
在步骤(3)中，所述的外场刺激采用温度激励，温度高于形状记忆聚合物的玻璃态转化温度20-30℃。
二、所述制备方法得到的自组装智能结构。
三、智能结构的自组装装配方法：
将所述未变形的智能结构穿设在被装配件的螺纹孔中，然后再在外场激励下发生螺旋变形形成螺旋状态的智能结构，智能结构的螺旋形态和被装配件的螺纹孔的螺旋形态吻合一致并嵌装入，同时通过智能结构的螺旋变形带动被装配件的移动实现被装配件的装配。
所述未变形的智能结构的两端分别套装在两个需相互装配的零件的螺纹孔中，然后再在外场激励下发生螺旋变形形成螺旋状态的智能结构，智能结构的螺旋形态和两个零件的螺纹孔的螺旋槽形态吻合一致，智能结构的两端分别嵌装入两个零件的螺纹孔的螺旋槽中形成同轴配合连接，同时通过智能结构的螺旋变形缩短带动两个零件之间的间距缩短进而实现了两个零件之间的连接装配。
本发明根据被装配件的螺纹特征参数，确定需要制备的智能结构的螺旋变形目标；确定满足螺旋变形目标的智能结构设计参数值和3D打印工艺参数值；选取形状记忆聚合物作为原料，采用熔融沉积3D打印技术制备智能结构；3D打印制备的智能结构，在外场激励下发生螺旋变形，最终达到螺旋变形目标的螺旋三维空间构型，获得螺旋变形的智能结构。
本发明的智能结构是指具有通过激励实现自身变形的功能。
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，能够取得下列有益效果：
1、本发明采用形状记忆聚合物作为原料，考虑智能结构的螺旋变形目标、智能结构设计参数、3D打印工艺参数和温度激励的激发温度等信息，实现复杂智能变形结构的快速制造，简化了智能结构产品的设计、制造和装配工艺；
2、本发明通过采用4D打印技术加工智能材料，制备的智能结构，在外场激励下发生螺旋变形，最终达到螺旋变形目标的螺旋三维空间构型，获得螺旋变形的智能结构，同时，成型过程不受结构复杂性的限制，与传统制造方法相比，更容易满足功能需求；
本发明克服智能变形结构传统加工装备复杂、工艺复杂、螺旋成型困难等问题，实现了通过结构设计参数、3D打印工艺参数和激发温度设计，无需制造特殊线材的熔融沉积4D打印方法，突破了4D打印技术制备螺旋夹持器的繁琐过程，降低了制备难度和成本，缩短了设计和制造周期。
附图说明
图1为本发明的变形基本层材料排布示意图；
图2为本发明的变形增强层材料排布示意图；
图3为本发明的智能结构的螺旋变形目标示意图；
图4为本发明的变形增强层材料排布角度为-45°的变形过程前后对比图；
图5为本发明的变形增强层材料排布角度为45°的变形过程前后对比图；
图6为本发明的制备的智能结构在温度激励和无外力施加情况下实现自组装装配示意图；
图7为本发明选取的聚乳酸材料的打印线宽wl对高斯曲率和螺旋升角影响趋势图；
图8为本发明选取的聚乳酸材料的打印层高h对高斯曲率和螺旋升角影响趋势图；
图9为本发明选取的聚乳酸材料的打印喷嘴温度tn对高斯曲率和螺旋升角影响趋势图；
图10为本发明选取的聚乳酸材料的变形增强层材料排布角度a2对高斯曲率和螺旋升角影响趋势图。
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。
本发明具体实施过程为：
(1)根据被装配件的螺纹的螺旋半径、螺距和旋向，确定需要制备的智能结构的螺旋变形目标，如图3所示。
(2)选取形状记忆聚合物作为原料，确定满足螺旋变形的高斯曲率和螺旋升角的智能结构设计参数值和3D打印工艺参数值，
其中，智能结构在竖直于打印平面上自上而下分为两层，分别为变形基本层和变形增强层。
其中，智能结构设计参数值包括：长度l、宽度w、变形基本层厚度t1、变形增强层度t2、变形基本层材料排布角度a1、变形增强层材料排布角度a2。
其中，智能结构的长度l为50-70mm、宽度w为6.0-9.0mm、变形基本层厚度t1为0.5-1.0mm、变形增强层厚度t2为0.5-1.0mm。
其中，变形基本层材料排布角度a1为0°。
其中，变形增强层材料排布角度a2为(-90)-90°
其中，3D打印工艺参数值包括：打印线宽wl、打印层高h、打印喷嘴温度tn。
其中：打印线宽wl为0.25-0.8mm，打印层高h为50-200μm，打印喷嘴温度tn为195-220℃。
(3)采用熔融沉积3D打印制备智能结构，
其中，熔融沉积3D打印，采用从下往上重复层叠的方式进行打印，变形基本层和变形增强层的每层材料排布方式都相同；
(4)3D打印制备的智能结构，在外场激励下发生螺旋变形，以此获得螺旋变形的智能结构
其中，采用温度激励作为外场激励，激发温度为80-90℃。
本发明还提供一种自组装智能结构产品，由以上一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法制备而成。
下面将结合具体的实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)根据被装配件的螺纹的螺旋半径11mm、螺距27mm和左旋，确定需要制备的智能结构的螺旋变形目标，包括：
其中，高斯曲率
Figure BDA0003269866110000051
螺旋升角
Figure BDA0003269866110000052
旋向为左旋。
(2)确定满足螺旋变形的高斯曲率和螺旋升角的智能结构设计参数值和3D打印工艺参数值，可参考图7、图8、图9、图10的曲线。
其中：智能结构的长度l为64mm、宽度w为8mm、变形基本层厚度t1为0.5mm、变形增强层厚度t2为0.5mm、变形基本层材料排布角度a1为0°、变形增强层材料排布角度a2为-45°。
其中：打印线宽wl为0.25mm，打印层高h为50μm，打印喷嘴温度tn为195℃。
(3)选取聚乳酸材料作为原料，采用熔融沉积3D打印制备智能结构，采用从下往上重复层叠的方式进行打印，变形基本层和变形增强层的每层材料排布方式都相同。
(4)3D打印制备的智能结构，采用温度激励作为外场激励，激发温度为80℃，在外场激励下发生螺旋变形，以此获得螺旋变形的智能结构。
图4为智能结构进行温度激发前后的对比图。左侧是智能结构进行温度激发前，右图是智能结构经温度激发后。
图6为智能结构在温度激励和无外力施加情况下实现自组装装配，左侧是未变形的智能结构穿设在被装配件的螺纹孔中，右侧是在外场激励下发生螺旋变形形成螺旋状态的智能结构，智能结构的螺旋形态和被装配件的螺纹孔的螺旋形态吻合一致并嵌装入，同时通过智能结构的螺旋变形带动被装配件的移动实现被装配件的装配。
实施例2
(1)根据被装配件的螺纹的螺旋半径11mm、螺距27mm和右旋，确定需要制备的智能结构的螺旋变形目标，包括：
其中，高斯曲率
Figure BDA0003269866110000061
螺旋升角
Figure BDA0003269866110000062
旋向为右旋。
(2)确定满足螺旋变形的高斯曲率和螺旋升角的智能结构设计参数值和3D打印工艺参数值，可参考图7、图8、图9、图10的曲线。
其中：智能结构的长度l为64mm、宽度w为8mm、变形基本层厚度t1为0.5mm、变形增强层厚度t2为0.5mm、变形基本层材料排布角度a1为0°、变形增强层材料排布角度a2为45°。
其中：打印线宽wl为0.25mm，打印层高h为50μm，打印喷嘴温度tn为195℃。
(3)选取聚乳酸材料作为原料，采用熔融沉积3D打印制备智能结构，采用从下往上重复层叠的方式进行打印，变形基本层和变形增强层的每层材料排布方式都相同。
(4)3D打印制备的智能结构，采用温度激励作为外场激励，激发温度为80℃，在外场激励下发生螺旋变形，以此获得螺旋变形的智能结构。
图5为智能结构进行温度激发前后的对比图。左侧是智能结构进行温度激发前，右图是智能结构经温度激发后。

Claims (9)

1.一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法，其特征在于方法包括以下步骤：
(1)根据被装配件的螺纹孔的螺旋半径r、螺距p和旋向，确定需要制备的智能结构的螺旋变形目标；
(2)确定满足螺旋变形目标的智能结构设计参数值和3D打印工艺参数值；
(3)选取形状记忆聚合物作为原料，采用熔融沉积3D打印制备未变形的智能结构，然后在外场激励下发生螺旋变形获得螺旋变形的智能结构；
所述的智能结构在竖直于打印平面上自上而下分为两层，分别为变形基本层和变形增强层，变形基本层和变形增强层均分为多个打印分层，变形基本层/变形增强层中的每个打印分层的材料排布方式都相同；
所述的变形基本层中的每个打印分层的材料排布方式采用正弦线平行排列，各个正弦线沿智能结构的长度方向紧密排布，打印时采用S形方式路径经过各个正弦线进行打印；
所述的变形增强层中的每个打印分层的材料排布方式采用直线平行排列，各个直线沿智能结构的长度方向紧密排布，打印时采用S形方式路径经过各个直线进行打印。
2.根据权利要求1所述的一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述智能结构的螺旋变形目标包括螺旋的高斯曲率、螺旋升角和旋向。
3.根据权利要求1所述的一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法，其特征在于：所述的熔融沉积3D打印采用从下往上方式进行打印变形基本层和变形增强层的整体，且变形基本层和变形增强层中的每个打印分层也是从下往上重复层叠打印完成。
4.根据权利要求1所述的一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的智能结构设计参数值包括：智能结构的长度l和宽度w、变形基本层的厚度t1、变形增强层的厚度t2、变形基本层中每个打印分的材料排布角度a1、变形增强层每个打印分的材料排布角度a2。
5.根据权利要求1所述的一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的3D打印工艺参数值包括：打印线宽wl、打印层高h、打印喷嘴温度tn。
6.根据权利要求1所述的一种基于4D打印的自组装智能结构的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的外场刺激采用温度激励，温度高于形状记忆聚合物的玻璃态转化温度20-30℃。
7.一种如权利要求1－6任意一项所述制备方法得到的自组装智能结构。
8.利用权利要求7所述智能结构的自组装装配方法，其特征在于：
将所述未变形的智能结构穿设在被装配件的螺纹孔中，然后再在外场激励下发生螺旋变形形成螺旋状态的智能结构，智能结构的螺旋形态和被装配件的螺纹孔的螺旋形态吻合一致并嵌装入，同时通过智能结构的螺旋变形带动被装配件的移动实现被装配件的装配。
9.根据权利要求8所述的自组装装配方法，其特征在于：
所述未变形的智能结构的两端分别套装在两个需相互装配的零件的螺纹孔中，然后再在外场激励下发生螺旋变形形成螺旋状态的智能结构，智能结构的螺旋形态和两个零件的螺纹孔的螺旋槽形态吻合一致，智能结构的两端分别嵌装入两个零件的螺纹孔的螺旋槽中形成同轴配合连接，同时通过智能结构的螺旋变形缩短带动两个零件之间的间距缩短进而实现了两个零件之间的连接装配。
CN202111098390.7A 2021-09-18 2021-09-18 一种基于4d打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法 Active CN113844024B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111098390.7A CN113844024B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种基于4d打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111098390.7A CN113844024B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种基于4d打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113844024A CN113844024A (zh) 2021-12-28
CN113844024B true CN113844024B (zh) 2022-12-23

Family

ID=78974615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111098390.7A Active CN113844024B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种基于4d打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113844024B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106738875A (zh) * 2016-12-08 2017-05-31 吉林大学 一种可编程曲率变化的4d打印方法
CN109664498A (zh) * 2019-01-07 2019-04-23 浙江大学 基于温度响应的横-三角双层结构的4d打印方法
CN110560804A (zh) * 2019-08-29 2019-12-13 安徽理工大学 一种基于4d打印的具有自我修复功能的智能工具电极及制作方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150158244A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-11 Stratasys Ltd. Object Of Additive Manufacture With Encoded Predicted Shape Change And Method Of Manufacturing Same
US10538028B2 (en) * 2014-11-17 2020-01-21 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Deterministic assembly of complex, three-dimensional architectures by compressive buckling
US20180251649A1 (en) * 2015-11-30 2018-09-06 President And Fellows Of Harvard College Hydrogel composite ink formulation and method of 4d printing a hydrogel composite structure
US11065781B2 (en) * 2018-06-13 2021-07-20 City University Of Hong Kong System and method for four-dimensional printing of elastomer-derived ceramic structures by self-forming method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106738875A (zh) * 2016-12-08 2017-05-31 吉林大学 一种可编程曲率变化的4d打印方法
CN109664498A (zh) * 2019-01-07 2019-04-23 浙江大学 基于温度响应的横-三角双层结构的4d打印方法
CN110560804A (zh) * 2019-08-29 2019-12-13 安徽理工大学 一种基于4d打印的具有自我修复功能的智能工具电极及制作方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
4D打印技术:工艺、材料及应用;张雨萌;《材料导报》;20200602;第35卷(第01期);第1212-1223页 *
Direct 4D printing via active composite materials;Zhen Ding;《Science Advances》;20170312;第3页第2栏，图3B *
支持4D打印的可控变形结构设计研究进展;高一聪;《机械工程学报》;20191224;第56卷(第15期);第26-38页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113844024A (zh) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9168989B2 (en) Underwater robot based on flapping
Górski et al. Strength of ABS parts produced by Fused Deposition Modelling technology–a critical orientation problem
CN103480843A (zh) 一种基于三缸成型机的复合材料零件的3d打印方法
CN113844024B (zh) 一种基于4d打印的自组装智能结构及其制备方法和装配方法
CN109664499A (zh) 基于温度响应的横-网双层结构的4d打印方法
CN106025565B (zh) 透镜天线的制造方法
JP2007317636A (ja) 線状部材及びステータ構造
CN109664498A (zh) 基于温度响应的横-三角双层结构的4d打印方法
EP3286992B1 (en) Method for fabricating high performance, ultra low loss, ultra lightweight, multi-layered rigid circuit boards
CN109968658A (zh) 基于温度响应的横-横纹双层结构的4d打印方法
EP3409445A1 (en) Nozzle for three-dimensional (3d) printer including eccentric dicharge port and 3d printer including nozzle
CN110781588B (zh) 一种螺旋面与回转体曲面相交生成铺丝角度参考线方法
CN113858614B (zh) 连续纤维多层蜂窝夹层板及其一体化成形方法
CN105130207B (zh) 一种二维有序快速响应电致变色复合薄膜及其制备方法
CN109664497A (zh) 基于温度响应的横-半蜂窝双层结构的4d打印方法
US20140338412A1 (en) Form-rolling die structure and form-rolling method for compound screw
WO2020143269A1 (zh) 基于温度响应的双层结构4d打印方法
DE102012111087B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geformten Organoblechen
CN108370102A (zh) 用于形成平板阵列天线的3d打印工艺
CN109624311A (zh) 基于温度响应的横-全蜂窝双层结构的4d打印方法
JP2013009593A (ja) ステータ構造
CN111907054B (zh) 基于应力方向的连续纤维增强复合材料3d打印凸分解方法
CN109301668A (zh) 汽车点火器高压端子的冷镦加工工艺
CN109514861B (zh) 一种自定心连续纤维复合材料3d打印挤出头
CN114953429A (zh) 一种3d打印多重形状记忆智能复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant