[发明专利]一种机械性能可变的多材料复杂结构4D打印方法及产品

说明书

本发明提供一种机械性能可变的多材料复杂结构4D打印方法及产品，确定需要制备到的多材料复杂结构件F的机械性能目标；确定需要选取的符合要求三种材料M₁、M₂和M₃的机械性能目标；从材料机械性能数据库中选择符合机械性能目标并且适用3D打印工艺的材料；确定多材料结构模型；采用多材料立体光刻3D打印设备对构件进行分区成型，优化3D打印参数，获得机械性能可控变化的多材料复杂结构件。本发明制备到的多材料复杂构件的模量随温度具有可控的变化，在多个设定的温度区间的变化率大于20％，满足需要机械性能在两个温度区间均具有较高模量变化率的材料需求。

技术领域

本发明属于多材料4D打印技术领域，具体涉及一种机械性能可变的多材料复杂结构4D打印方法及产品。

背景技术

现有4D打印技术多采用均一的材料体系，由此制备得到的4D打印产品，分析其杨氏模量随温度的变化特性，通常只具有一个温度突变点，即：只在某一个温度区间的模量变化率较高；在其他温度区间模量非常稳定，基本不发生变化。此种产品，无法满足需要机械性能在两个温度区间均具有较高模量变化率的材料需求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种机械性能可变的多材料复杂结构4D打印方法及产品，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种机械性能可变的多材料复杂结构4D打印方法，包括以下步骤：

步骤1，确定需要制备到的多材料复杂结构件F的机械性能目标，包括：

步骤1.1，确定低温区间[T₀，T₁]和中温区间(T₁，T₂]；

步骤1.2，要求多材料复杂结构件F的杨氏模量在低温区间的模量变化率大于A％，在中温区间的模量变化率大于A％；

其中：低温区间的模量变化率＝(E₀-E₁)/E₀

中温区间的模量变化率＝(E₁-E₂)/E₁

E₀、E₁和E₂分别为复杂结构F在温度T₀、T₁和T₂时的杨氏模量；

步骤2，根据需要制备到的多材料复杂结构F的机械性能目标，确定需要选取的符合要求三种材料M₁、M₂和M₃的机械性能目标，包括：

确定材料M₁在低温区间[T₀，T₁]的模量变化率大于K*A％，在中温区间(T₁，T₂]的模量变化率小于设定阈值ε；

确定材料M₂在低温区间[T₀，T₁]的模量变化率小于设定阈值ε，在中温区间(T₁，T₂]的模量变化率大于K*A％；

确定材料M₃在低温区间[T₀，T₁]的模量变化率小于设定阈值ε，在中温区间(T₁，T₂]的模量变化率小于设定阈值ε；

其中：K为模量变化率比例系数，大于1；