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研究人员开发出通过控制温度条件拉伸物体的新型3D打印技术

  • 产品时间:2021-11-16 16:45
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简要描述:佐治亚理工学院(GeorgiaInstituteofTechnology)的研究人员用于3D打印机创立需要扩展到更大尺寸的物体。这些3D打印机物体有可能用作从空间任务到生物医学装置的应用于。 Tensegrity(张拉整体式结构),一个你在物理学中听得一起像在建筑学中一样的术语,只不过它是一种结构性原理。“张拉整体”概念是美国知名建筑师富勒(BuckminsterFuller)建构的。这一概念的产生受到了大大自然的灵感。...

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本文摘要:佐治亚理工学院(GeorgiaInstituteofTechnology)的研究人员用于3D打印机创立需要扩展到更大尺寸的物体。这些3D打印机物体有可能用作从空间任务到生物医学装置的应用于。 Tensegrity(张拉整体式结构),一个你在物理学中听得一起像在建筑学中一样的术语,只不过它是一种结构性原理。“张拉整体”概念是美国知名建筑师富勒(BuckminsterFuller)建构的。这一概念的产生受到了大大自然的灵感。

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佐治亚理工学院(GeorgiaInstituteofTechnology)的研究人员用于3D打印机创立需要扩展到更大尺寸的物体。这些3D打印机物体有可能用作从空间任务到生物医学装置的应用于。

Tensegrity(张拉整体式结构),一个你在物理学中听得一起像在建筑学中一样的术语,只不过它是一种结构性原理。“张拉整体”概念是美国知名建筑师富勒(BuckminsterFuller)建构的。这一概念的产生受到了大大自然的灵感。富勒指出宇宙的运营是按照张拉原理展开的,即万有引力是一个均衡的张力网,而各个星球是这个网中的一个个孤立无援点。

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按照这个思想张拉整体结构可定义为一组不倒数的挤压构件与一套倒数的不受纳单元构成的自受力、自形变的空间网格结构。这种结构的刚性由受拉和挤压单元之间的均衡预应力获取,在产生预应力之前,结构完全没刚性,并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚性起着决定性起到。由于张拉整体结构固有的合乎自然规律的特点,最在限度地利用了材料和横截面的特性,可以用尽量少的钢材修建超大跨度建筑。佐治亚理工学院的研究人员团队利用张拉整体式结构原理研发了一种用作创立需要通过掌控某些温度条件来剪切物体的3D打印机技术。

研究团队回应这种技术可以用作太空任务,创立生物医学装置和其他应用于。你甚至可以将该技术称作4D打印机的示例。“Tensegrity结构十分轻巧,而且十分强劲”,格鲁吉亚理工学院土木与环境工程学院教授GlaucioPaulino阐释道到:“这也是人们对利用外太空探寻的张拉整体式结构研究十分感兴趣的原因,目的寻找一种方法来部署最初闲置较小空间的大型物体”。

研究人员的研究论文早已公开发表在《ScientificReports》期刊上,用于3D打印机来创立支柱,包含了tensegrity结构的主要组成部分之一。研究人员将这些支柱设计为具备狭长开口的中空管,该开口可伸延管的长度,使得它们需要压平并拉链。每个支柱在每端都有一个连接点,容许它相连到弹性线缆的网状物上。当这些3D打印机支柱被冷却到65摄氏度时,研究人员可以将部分压平并拉链成“W”形。

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当加热时,结构物将维持之前的“W”形状。之后,随着3D打印机线缆的相连,物体可以新的冷却,使其变为张拉整体式结构。

该技术容许潜在的大型3D结构“增大”,这将为外太空建设以及其他领域构建技术突破。然而,在研发这种3D打印机方法时,研究人员须要解决前所未有的挑战。

一方面,研究人员必需准确地控制结构扩展的速度和顺序。幸运地的是,该团队可以用于形状记忆聚合物展开,可以在每个支柱拓展速度方面展开微调。“对于更大和更加简单的结构,如果你不掌控这些支柱拓展的顺序,它之后不会卷曲在一起,从而把物体显得一团糟”,GlaucioPaulino阐释道:“通过掌控每个支柱收缩的温度,我们可以分阶段部署,进而可有效地的防止物体的卷曲”。研究人员指出,3D打印机Tensegrity结构可用作建构空间探寻所需的轻量级结构,甚至是形体变化的软机器人。

这些活跃的Tensegrity对象在设计上十分高雅,同时为可部署3D结构修筑一系列可能性。Tensegrity结构的运用例子还包括格鲁吉亚亚特兰大的佐治亚圆顶,南韩釜山的奥林匹克体操竞技场。


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