精密にプログラム可能な変形、共押し出し4Dプリント（CE-4DP）戦略、華中科技大学と吉林大学チームの成果

形状記憶ポリマーは、バイオメディカルや機械工学の分野で幅広い応用が期待されています。しかし、ほとんどの形状記憶ポリマーは、プログラミング中に水浴や油浴などの加熱を必要とします。しかし、この環境間接加熱法では加熱速度と温度が制限されるため、特に高性能材料の場合、成形条件と精度が制限されます。華中科技大学のZang Jianfeng教授のチームは、吉林大学のZhang Zhihui教授のチームと共同で、連続金属繊維を熱可塑性形状記憶ポリマーに統合し、ポリマーマトリックス内に直接加熱用の電気加熱経路を確立して、複合材料の加熱速度を70倍に高める共押し出し4Dプリント（CE-4DP）戦略を報告しました。 CE-4DP のメカニズムと複合印刷品質管理方法を説明するために、解析モデルと印刷可能な状態図が提案されています。これにより、形状記憶ポリマー複合材料を選択的かつ連続的に加熱して、正確でプログラム可能な変形を生成し、それを形状記憶変形の自己検知に使用できます。

CE-4DP プロセスでは、連続金属繊維 (CMF) は供給ポートで溶融ポリマーに徐々に囲まれ、下向きの摩擦力を受けます。ポリマーが基板上で固化すると、ファイバーの先端が拘束され固定され、ノズルと同じ印刷速度を実現し、最終的にCMFによるポリマーパス層（CMF@ポリマーパス）を形成します。この研究では、CE-4DP 戦略を実証するために、Cr20Ni80 繊維と Tg 143°C の高性能 PEEK を例として使用しました (図 1)。

△図1 CE-4DP形状記憶ポリマーの原理と方法。

CE-4DP 印刷は、順序付き、準順序付き、および非順序付きの 3 つのレベルに分けられます。整列モードでは、CMF ファイバーは印刷パスと完全に一致せず、両端で滑ります。そこで、異なる印刷パラメータ（印刷間隔と印刷速度）でのスリップを分析しました。印刷速度を上げると（37.5 mm/分から300 mm/分へ）、スリップ距離は約1.7倍に増加しました。最終的に、定量的なCE-4DP印刷可能状態図が作成されました（図2）。

△図2 CE-4DPの印刷可能な状態図と印刷性能分析

複合ハンドとシャッター構造はCE-4DPで準備されました。繊維に順番に電気を流すことで指を順番に修復したり、異なるサイズの回路を同時に流すことで指を異なる速度で修復したりすることができます。シャッター構造を局所的に加熱することで、その領域の形状記憶変形を実現できます。サンプル全体が加熱されるため、オイルバスやオーブンではこれは不可能です。

△図3 CMF@PEEK複合材料の選択的形状記憶変形と精密制御。

20 mm × 5 mm の複合 CMF@PEEK サンプルを CE-4DP と自己感知曲げ変形によって作成しました。繊維抵抗の変化とサンプル回収角度の間のマッピング関係が得られました（図4）。

△図4 CMF@PEEK複合材料の形状記憶変形の自己検知性能。

研究成果は「連続押出成形による形状記憶ポリマーの4Dプリンティング」と題されています。
「選択的変形のための金属繊維」がComposites Science and Technology誌に掲載されました。

論文情報:
Zhou Y、Yang Y、Jian A、他「選択的変形のための連続金属繊維を用いた形状記憶ポリマーの共押し出し4Dプリント[J]」。複合材料科学技術、2022：109603。

論文リンク:
https://authors.elsevier.com/a/1fJmlyZzKyV3x

精密にプログラム可能な変形、共押し出し4Dプリント（CE-4DP）戦略、華中科技大学と吉林大学チームの成果

マルチマテリアル 3D プリントソフト圧力センサー

「スカイ」のテスト走行、華樹がロケットエンジンの大きな革新を実現

アメリカ人は自動車だけでなく、3Dプリントをより大きなレベルに引き上げている

産業用インターネット 3D プリンティング、それは知能の問題か、それとも初心への回帰か?

同済大学はMP材料を使用して11x11x6Mの臨港新城の構造を3Dプリントしました

3Dプリントの登場により、将来人類は臓器移植を必要としなくなるかもしれない

シェフラー特殊機械、セラミックおよび金属生産用のマルチマテリアル 3D プリンターを発売

Scantech 3Dスキャナーは、大型自動車板金金型の加工と検査に役立ちます

Microsoft Windows 10 システムに YiZao.com の 3D 印刷サービスが統合

高精度3Dモデル市場は5年後に100億元に達するか？深セン易商が3Dスキャナーを推進

推薦する

2020 TCT 3Dプリンティング電子雑誌第28巻第1号の英語版

Raspberry Pi用の超クールなヒューマノイドロボットを3Dプリントできるようになりました

統合された機能構造を備えた電子3Dプリントは、エレクトロニクス業界のトレンドになりつつあります。

ヘルスケアの未来！スペインは3Dプリントされた足場を使って活性骨組織を成長させる

ウォルバーハンプトン大学とダイヤモンド・ハード・サーフェス社が協力し、次世代の組み込み電子機器用ヒートシンクを開発

SME と WI3DP が協力して、付加製造業界を発展させ、労働力の多様性を高めます。

Shared Intelligent EquipmentはAM CHINA 2024でバインダージェッティング金属3DプリントシステムAJM 500を発表します。

航空宇宙分野における3Dプリンティングのブレークスルーのレビュー

ダッソー・システムズ、数百万のユーザーの製品開発を加速するSOLIDWORKS 2025を発表

ノミエアの3Dバイオプリンティング再生型インプラント医療機器プロジェクトが濰坊で正式に生産を開始

DLP で印刷された部品は SLS よりも優れているのでしょうか?ノルウェーのVisitechが新しい赤外線（IR）光マシンを発売

一生ソフト！ウェストレイク大学の周南佳氏のチームは、ハイドロゲルソフト電子デバイスの3Dプリントを初めて実現した。

3Dプリント技術と鋳造における応用状況と発展の見通し

多くのメーカーがHP 3Dプリント用の新素材を開発、デジタル製造時代の革新的な素材

新しいカラー体験、HPカラー3Dプリンターがカラフルな世界を創り出すお手伝いをします