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Un mecanismo espacial auto-plegable impreso en 4D con propiedades de respuesta pre-tensadas

Autores: Zhang, Wencai; Li, Duanling

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Un mecanismo espacial auto-plegable impreso en 4D con propiedades de respuesta pre-tensadas


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Transformación
Mecanismos espaciales
Auto-pliegue
Tecnología de impresión 4D
Propiedades de respuesta pre-tensadas
Diseño mecánico convencional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Explorar la transformación de mecanismos espaciales desde sus estados desplegados hasta sus estados de plegado controlado para satisfacer los requisitos de varios escenarios de aplicación ha sido durante mucho tiempo un tema candente en la investigación de estructuras mecánicas. Aunque los mecanismos espaciales convencionales pueden diseñarse para cumplir casi cualquier escenario de aplicación, las combinaciones complejas y excesivas de componentes estructurales, pares cinemáticos y unidades de accionamiento son inevitables. Esto introduce muchos problemas, como mala fiabilidad, complejidad en el accionamiento y dificultades de control. Basado en la tecnología de impresión 4D, el diseño de mecanismos espaciales auto-plegables que utilizan propiedades de respuesta pre-tensadas bajo excitación térmica predeterminada para lograr diferentes relaciones de contracción integra el sistema de control y accionamiento con los componentes estructurales y pares cinemáticos. Esto aporta características novedosas de auto-plegado mientras evita eficazmente muchos problemas asociados con el diseño mecánico convencional. Además, el modelo de respuesta pre-tensada introduce la investigación sobre la excitación, transformación y accionamiento de los mecanismos espaciales auto-plegables. Se prepararon mecanismos espaciales auto-plegables con diferentes relaciones de contracción mediante modelado por deposición fundida, lo que verificó el análisis teórico y el modelo de respuesta pre-tensada, así como la corrección y viabilidad del diseño a través de experimentos. La tecnología de impresión 4D existente carece de un método de diseño paradigmático en el campo de aplicación. Por el contrario, este trabajo combinó orgánicamente el diseño de estructuras mecánicas convencionales con materiales y fabricación a través del modelado por deposición fundida. Se llevó a cabo un estudio sistemático de mecanismos espaciales auto-plegables desde el diseño estructural hasta el control de transformación. Se espera que este diseño introduzca un nuevo paradigma de la tecnología de impresión 4D en el diseño mecánico convencional y tenga considerables perspectivas de aplicación en mecanismos de calibración de radar esférico.

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