研究人员创造了三维印刷的张拉整体物体 能够改变形状

佐治亚理工学院的一组研究人员已经开发出一种方法，可以使用3D打印机来创建能够显着扩展的物体，这些物体有朝一日可用于从太空任务到生物医学设备的各种应用。

新物体采用张拉整体，一种压缩浮动杆结构系统和连续拉伸的电缆。研究人员用形状记忆聚合物制造了支柱，这些聚合物在加热时会展开。

佐治亚理工学院土木与环境工程学院教授Glaucio Paulino说：“Tensegrity结构非常轻，同时也非常强大。” “这就是为什么目前在研究使用张拉整体结构进行外太空探测方面存在大量兴趣的原因。目标是找到一种方法来部署一个最初占据很小空间的大型物体。”

这项研究于6月14日在“ 科学报告 ”杂志上发表，由国家科学基金会和空军科学研究办公室赞助。

研究人员使用3D打印机来创建支柱，这些支柱构成了张拉整体结构的主要组成部分之一。为了使支柱能够暂时折叠平放，研究人员将它们设计成中空的，带有一个沿管长度延伸的狭窄开口。每个支柱在每一端都有一个连接点，用于连接弹性电缆网络，弹性电缆也是用3D打印机制成的。

一旦支柱被加热到65摄氏度，研究人员就可以将它们部分地压平并折叠成类似于字母W的形状。冷却的结构然后保持临时形状。

连接所有电缆后，可以重新加热物体以启动转换为张拉整体结构。

“我们相信你可以制造类似天线的东西，这种天线最初被压缩并占用很小的空间，但是一旦被加热，就像太阳的热量一样，它会完全膨胀，”乔治·W教授Jerry Qi说道。佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院。

制作可以转变为张拉整体结构的三维印刷物体的关键组成部分是控制膨胀率和顺序。所述形状记忆聚合物使研究人员能够微调每个支柱通过在该温度下发生膨胀调节如何迅速扩大。这使得结构能够设计成具有顺序扩展的支柱。

“对于更大更复杂的结构，如果你不控制这些支柱扩展的顺序，它会缠结，你就会乱七八糟，”保利诺说。“通过控制每个支柱膨胀的温度，我们可以进行分阶段部署，避免这种纠缠。”

“张力完整性”一词来源于“张力完整性”这个词，这个概念已被用作多年来几个着名项目的结构基础，包括澳大利亚布里斯班的一座大型人行天桥和体育场屋顶等。亚特兰大的乔治亚圆顶体育场和韩国首尔的奥林匹克体操馆。

研究人员设想，新的3-D印刷结构可用于太空探索所需的超轻型结构，甚至是变形软机器人。

“这些活跃的张拉整体设计在设计上非常优雅，并为可展开的三维结构开辟了一系列可能性，”Paulino说。