Direct-print thermally responsive 4D textiles by depositing PLA on prestretched fabrics

材料科学 聚乳酸 织物 复合材料 复合数 熔融沉积模型 3D打印 图层(电子) 计算机科学 机械工程 聚合物 工程类
作者
Jinyu Zhang,Danni Shen,Yu‐Xiang Yu,Defu Bao,Chao Li,Jianbing Qin
出处
期刊:Rapid Prototyping Journal [Emerald (MCB UP)]
标识
DOI:10.1108/rpj-04-2023-0125
摘要

Purpose This study aims to develop a four-dimensional (4D) textile composite that self-forms upon thermal stimulation while eliminating thermomechanical programming steps by using fused deposition modeling (FDM) 3D printing technology, and tries to refine the product development path for this composite. Design/methodology/approach Polylactic acid (PLA) printing filaments were deposited on prestretched Lycra-knitted fabric using desktop-level FDM 3D printing technology to construct a three-layer structure of thermally responsive 4D textiles. Subsequently, the effects of different PLA thicknesses and Lycra knit fabric relative elongation on the permanent shape of thermally responsive 4D textiles were studied. Finally, a simulation program was written, and a case in this study demonstrates the usage of thermally responsive 4D textiles and the simulation program to design a wrist support product. Findings The constructed three-layer structure of PLA and Lycra knitted fabric can self-form under thermal stimulation. The material can also achieve reversible transformation between a permanent shape and multiple temporary shapes. Thinner PLA deposition and higher relative elongation of the Lycra-knitted fabric result in the greater curvature of the permanent shape of the thermally responsive 4D textile. The simulation program accurately predicted the permanent form of multiple basic shapes. Originality/value The proposed method enables 4D textiles to directly self-form upon thermal, which helps to improve the manufacturing efficiency of 4D textiles. The thermal responsiveness of the composite also contributes to building an intelligent human–material–environment interaction system.
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