4D打印来了,汽车遇上形状记忆合金是一种怎样的体验?

  • 黑科技菌
  • 发表于: 2017/02/28 11:14:00 来源: AI汽车制造业

3D打印见过没?4D打印又来啦!那4D打印是什么?跟汽车又有什么关系?

4D打印,准确地说是用一种能够自动变形的材料制造零件,然后,只需将其放入一定的环境中,不需要连接任何机电设备,它就能按照产品设计的样子,自动伸缩变形成相应的形状。

4D打印

先来看一组4D打印动图

4D打印

4D打印

4D打印

4D打印

下面这个视频中的案例,展示了这种材料从打印到形变的整个过程:

 

视频中,麻省理工大学和新加坡科技设计大学的工程师对复合材料4D打印与可塑形状记忆聚合物(SMP)进行了研究。SMP是一种热敏聚合物,它可以在弯曲或暴露于极端的压力的条件下,以不同的方式成形,而在受热环境刺激下可以恢复原来的形状。

当汽车遇上形状记忆合金

4D打印最关键的是形状记忆合金Shape Memory Alloys(SMA)。迄今为止,业界已发现了十几种形状记忆合金材料,其中在工业上有实用价值的有Ni-Ti合金、Cu 基合金、Fe 类合金等。由于它具有形状记忆、自动作功、超弹性、节能、热敏等特殊性能,引起了工业界广泛的重视。

4D打印

那么,当汽车遇上形状记忆合金,将会有什么故事发生呢?

SMA所具有的记忆和温度特性,当然首先是可用于汽车上多种调节器的新型热敏元件。当然,这也同时推动了新型制动器的设计。

汽车温控器是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量,改变水的循环范围,以调节冷却系统的散热能力,保证发动机在合适的温度范围内工作。在现有的技术中,汽车温控器是利用石蜡的热膨冷缩来进行控制的,存在动作滞后、加工易熔化等问题。如果利用记忆合金弹簧来实现温控器的开启和闭合,所有问题都将迎刃而解,非常方便!

宝马百年概念车

在汽车制动器上安装储能装置,可以把浪费的能源进行回收, 用于下一次的加速。这样, 既能降低油耗, 又有益于环境保护, 减少废气排放和噪声。这种装置的储能元件可由SMA来做,它可以储存超弹性材料SMA的应变值所允许的机械能。

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丰田汽车采用钛镍系形状记忆合金制成散热器面罩活门。其工作原理是:当发动机室内温度低于设定温度时,形状记忆合金弹簧呈现压缩状态,活门关闭,当发动机室内温度高于设定温度时,弹簧呈伸长状态,活门打开,冷空气导入发动机室内。

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在水冷式发动机上,为避免风扇带来的负面问题,通常都需要配套风扇离合器。风扇离合器主要有硅油式、电磁式等几种形式。由于SMA具有感温、驱动两种功能, 同时又可以从工作环境吸收热能,所以可用其取代离合器中的自动系统,这样使整个系统的结构简化,成本大幅度降低。SMA还具有非常好的耐腐蚀性能,所以不需要设置保护装置。

悍马

美国军用悍马用记忆金属做成的轮胎不知道你见识过没?在这种看起来像蜂窝的轮胎面前,什么防爆轮胎都已经弱爆了!军用悍马俨然已经不是车了,而是一辆坦克!

记忆金属

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