4D打印多单元折叠基元

单材料可控折叠

利用FDM-4D打印参数与单元面积比,实现对单一材料结构折叠变形的精确控制,可直接作为复杂变形结构的基础构建模块。

Zeng, Siyuan · 王玉田 · 郑豪 · 高一聪 · 王立平 · 谭建荣

Advances in Manufacturing 2025

技术优势

单一材料即可实现可控折叠

无需依赖多材料体系的复杂设计,仅通过调整打印参数和单元面积比即可控制变形曲率,简化制造流程。

变形行为可预测

建立了制造参数与双层驱动器变形曲率之间的相关性,并量化了单元面积比对折叠变形的影响,从而能够预测最终形状。

优化策略提升变形质量

通过NSGA-II算法同时优化面积比和制造参数,获得帕累托前沿,在保证结构变形质量的前提下实现主要变形的精确控制。

适用于复杂结构

该方法已成功应用于三棱锥和六面体等复杂形状,展示了其作为可变形结构构建模块的实用性。

应用场景