导读：长期以来，我一直对剪纸形状充满热情，无论是应用于绷带、纳米制造还是传感器。我们也撰写了许多关于超材料的文章，以及最近关于在圆柱体上进行3D打印以添加到现有形状或创造新几何形状的文章。因此，能够结合所有这些元素的事物必将引起我们的兴趣。
一篇发表在《增材制造进展》期刊上的新开放获取论文——《"共形变形超材料圆柱体的3D打印用于机械智能编程"》——开辟了一类全新的实用形状。该论文由迪肯大学和首尔科学技术大学的Ali Zolfagharian、Moslem Mohammadi、Eui-Hyun Kim和Keun Park撰写，详细介绍了如何通过桌面3D打印机制造出可编程具有不同形状、模量和能量吸收特性的圆柱体。这些形态还可以转变为不同的状态。由此产生的顺应机构（类似于使品客薯片盖开启和闭合的拉伸和形状）可以应对广泛的任务。以这种方式工作的管状结构显然是用于支架等用途的候选者，但也可用作执行器或减震器。
具有可编程晶格结构的3D打印元圆柱体
最终得到的部件是一种多稳态超材料圆柱体，因为它可以快速卡入多个可编程的设定状态。诸如单元形状、壁厚和直径等变量可以适应不同的需求。与其他示例一样，这里的打印机是在旋转轴上打印的。这减少了组装步骤，但也可用于优化强度，同时使内表面非常光滑。
三种不同直径的旋转印刷超圆柱体的有限元分析（FEA）对比
该团队表示，"该方法有效地将形态学作为一种机械程序来使用。刚打印出的状态表现为一个相对刚硬的壳体，具有明显的突跳现象，而展开后的状态则变得更软、更柔顺"，并且，通过组合闭合和展开的圆柱体，这些组件产生了连续的"软-中-硬"塌缩响应，不同的层在加载的不同阶段参与作用。这使得在不改变底层材料的情况下，可以定制刚度和能量吸收特性。这是一个非常有趣的方法，你可以想象如何将这样的减震器变成液压元件或某种活塞。你还可以制造阻尼组件或一种智能头盔衬垫，它能吸收冲击并在特定冲击下发生突跳。
一款配备旋转模块的商用熔融沉积成型（FDM）3D打印机：三合一Snapmaker 3D打印机。b 用于执行非平面3D打印的旋转模块设置
我对此欣赏的一点是，他们基本上将一台3合1的Snapmaker 3D打印机改装成了一台旋转打印机。这意味着，如果你想为山地自行车制造一个头盔或减震器，也许就可以在家里的3D打印机上完成。或者想象一下，尝试制造一种新型自行车把手，你希望它能非常轻松地卡在自行车上，或者你希望它有两种状态：超级舒适和超级抓握。你可以专门建造一台打印机，使用标准的桌面设备来制造你自己的把手。然后你就可以制造一个具有两种不同状态的把手，用于舒适骑行或需要精准操控的时刻。我喜欢这种将桌面设备适配于特定产品和工业应用的想法。
在这个案例中，该团队使用Rhino中的Grasshopper创建了形状，在Cura中进行切片，并调整了G代码使其能够在旋转模式下运行。所有打印均采用100%填充率，使用ESUN eTPU-95A材料。设计部分相当复杂，我认为正确设计拉胀三角形形状并定义它们如何构建将是难点所在。有趣的一点是，展开时的膨胀集中在中间，而两端保持相对较小。这可用于开发非常特定的执行器、泵或活塞设计，以及执行特定的吸能工作。但我认为对其进行建模，以及确定几何形状、壁厚等因素在最终部件中随时间如何变化将会很困难。尽管如此，我仍然看好它的潜力。我真的认为，这可能是制造大量非常有趣部件的一种非常经济高效的方式。
中国3D打印点评：随着TPU和其他柔性材料的改进、打印机的性能提升以及打印农场的发展，这类改造将变得非常有意义。我确实可以看到，有人可以借鉴这种新的设计语言，大规模地制造出非常有用的东西。
来源：中国3D打印网编译文章！
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