各向同性单材料体系直接 4D 打印的双曲率与多模态形变编码
图形学
2022-06-13 v1
摘要
将平板变形为复杂三维形状的能力对于快速制造和节省材料极为有用，同时也便于体积高效的存储与运输以及功能性使用。直接 4D 打印是一种引人注目的方法，可将打印后的二维板材变形为复杂三维形状。然而，大多数直接 4D 打印方法需要涉及昂贵设备的多材料体系。此外，多数工作采用开孔设计，通过编码一组一维肋变形来实现形状变化，这无法保持结构稳定。在此，我们展示了各向同性单材料体系的直接 4D 打印，可将二维连续双层板变形为双曲率和多模态的三维复杂形状，其几何在展开后亦可锁定。我们开发了一种逆设计算法，该算法集成了基于挤出的单材料体系三维打印，以直接将原始打印板材变形为具有形状锁定的双曲表面等复杂三维几何。此外，我们的逆设计工具在过程中编码了局域化形状记忆各向异性，为目标三维变形几何提供加工条件。我们的方法可用于基于挤出的常规三维打印，应用于包括生物医学器件、可展开结构、智能纺织物以及弹出式 Kirigami 结构等多种场景。
引用
@article{arxiv.2205.02510,
title = {Encoding of direct 4D printing of isotropic single-material system for double-curvature and multimodal morphing},
author = {Bihui Zou and Chao Song and Zipeng He and Jaehyung Ju},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.02510},
year = {2022}
}