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长三角G60激光联盟导读
英国诺丁汉特伦特大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学等全球32个科研机构的44名科研人员报道了4D打印技术指南。相关论文以“4D printing roadmap”为题发表在《Smart Materials and Structures》上。
图1.（a）4D打印超材料加载前以及加载、卸载和加热-冷却结束时的配置；（b）三维超材料受力-位移-温度示意图；（c）各种超材料晶格图案。
图2.具有形状记忆和能量吸收/耗散功能的4D打印超材料在弹性和可持续未来的潜在应用。
图3.形状记忆聚合物4D打印的应用。
图4.4D打印的未来发展方向。
图5.具有形状变形特性的液态金属/铜复合材料4D打印实例。
图6.液态金属在4D打印过程中的作用。
图7.（a）使用镍钛长丝生产致动器的FDM增材制造工艺，以及激活前和激活后的打印致动器（b）和（c）。
图8.在材料加工和技术领域改进镍钛基形状记忆合金4D打印的挑战和前景流程图。
图9：（左）单张预浸料中的单向纤维。（右）由一层沿 0°方向的纤维和另一层沿 90°方向的纤维组成的堆叠。
图10.复合板簧。
图11.(a)制备用于附着力测试的试样(b)试样的放大细节，图中显示了TPU和PLA的位置(c) PLA和PLA/TPU混合物试样的平均最大剥离力比较。
图12.(a)不同材料制成的试样(b)试样沿长度方向的曲率对比。
图13.复杂压电设计和3D打印在不同领域的变革潜力的可视化。
图14.（a）压电材料的压电性示意图；(b)应力引起的表面电荷触发细胞信号传导途径；(c) 植入体与原生骨壁之间的内置电场促进骨结合的示意图；(d)组织学证据表明，与负电和不带电的植入体相比，带电的植入体能显著促进新骨形成。
图15.4D打印SR制造过程的顺序步骤：1-设计和优化，2-材料开发，3-增材制造方法，4-控制技术，5-设计SR的拟议应用。
图16.设计用于为柔性机器人提供可变刚度关节的3D打印弹簧。
图17.3D打印的DEA示例。
图18.仿生肌肉骨骼系统增材制造。
图19.机器人结构的一次性制造方法：基于直写成型(DIW)、材料挤压(MEX)和拾放机器人 (PPR)的增材制造。
图20.图中描述了人工智能（AI）技术在4D打印控制中的应用。
图21.由A部分和B部分组装而成的柔性集成磁电装置的制造过程示意图。
图22.交叉传感器的机电性能。
图23.通过两种方法展示4D生物打印技术(a)材料在刺激作用下变形。(b)随着时间推移逐渐成熟的4D打印结构。
图24.(a)-(c)展示了使用两种不同材料打印的自折叠管。(d)展示了这些自折叠材料的大规模制造过程。
图25.制造具有单轴图案内表面的管状结构的4D生物制造工艺示意图。
图26.通过同步折叠多个可变形物体来制造复杂三维形状的实例。
图27.(a)癌症治疗的简史和未来趋势(b)通过4D打印技术制造的癌症治疗产品概览。
图28.通过激光直写技术打印的用于癌症治疗的智能微型游泳器的设想情况。
图29.病理生理学4D打印未来挑战示意图。
图30.4D微型结构的最新实例。
图31.高分辨率4D打印的技术特点和典型应用。
图32.使用体素和互锁块打印多材料物体和结构的逆向设计策略和计算方法。
图33.以知识、模型、方法和工具（紫色方框）为基础的4D打印设计路线图，整合了4D打印因素（绿色方框）和专用推理层（橙色方框），来满足各应用领域的需求。
图34.模式控制4D打印的主要类别，以及选定的子类别。
图35.图案控制4D打印的未来趋势。
图36.具有磁场响应的拓扑优化结构。
图37.4D人工制品核心设计元素示意图，包括(a)3D打印、(b) 智能材料、可编程结构、(c) 刺激条件和变形行为等领域。最前沿的4D人工制品包括(d)4D家具、(e)可变形的面食和(f) 呼吸织物。
图38.从4D人工制品纵向生命周期链和人与人工制品横向关系的整体角度看4D人工制品的挑战和机遇。
图39.主要潜在的多轴4D打印技术。
图40.多轴4D打印的未来趋势。
论文链接：
4D printing roadmap
Published 8 October 2024 •© 2024 The Author(s). Published by IOP Publishing Ltd
Smart Materials and Structures, Volume 33, Number 11
Focus on 4D Materials Design and Additive Manufacturing 2023
Citation Mahdi Bodaghi et al 2024 Smart Mater. Struct. 33 113501
DOI 10.1088/1361-665X/ad5c22
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