控制4D打印中的变形行为:对聚乳酸中的微观结构和宏观结构变化的审查
Mylene S Cadete1, Tiago E P Gomes1, Idalina Gonçalves2
1Department of Mechanical Engineering, Center for Mechanical Technology and Automation (TEMA), University of Aveiro, Aveiro, Portugal.
3D printing and additive manufacturing
|December 20, 2023
概括
四维 (4D) 打印使用刺激响应材料来创建改变形状的3D对象. 本综述探讨了材料特性和3D打印参数如何影响聚乳酸 (PLA) 的形状变化效应.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 四维 (4D) 打印将刺激响应材料与增材制造 (AM) 集成在一起,以生产能够编程改变形状的3D物体.
- 控制的变形仍然是4D打印的一个关键挑战,需要对宏观和微观行为的更深入的理解.
- 本次审查重点关注通过化沉积建模 (FDM) 制造的热塑性聚乳酸 (PLA).
研究的目的:
- 研究分子重量,聚合物链修饰和3D打印参数对PLA改变形状的能力的影响.
- 建立材料特性,加工条件和4D打印结构的时间形状转换之间的关系.
- 在基于PLA的材料中识别控制形状记忆效应的关键参数.
主要方法:
- 对4D打印现有文献的审查,重点是聚乳酸 (PLA).
- 分析分子量和聚合物链修改对材料性质的影响,以改变形状.
- 检查融沉积模型 (FDM) 参数,包括喷嘴温度,填充密度,打印图案和光角度,以及它们对形状变形的影响.
主要成果:
- PLA的玻璃过渡温度 (Tg) 是影响形状变化的关键因素,可以通过改变分子重量来调节.
- 3D打印参数,如喷嘴温度,填充密度,打印图案和角,显著影响材料的形状变化行为.
- 在4D打印的PLA结构中,形状恢复与所选择的恢复温度有很强的相关性.
结论:
- 分子重量和处理参数对于控制4D打印PLA中的形状记忆效应至关重要.
- 优化玻璃过渡温度和选择合适的3D打印条件对于实现所需的形状转换至关重要.
- 对PLA4D打印的进一步研究可以在需要形状记忆结构的领域中解锁潜在的应用.
