4D打印技术基于传统增材制造工艺,将复杂三维空间结构和形状记忆效应(SME)相结合。SME是指形状记忆材料在发生塑性变形后,加热至某个温度时,材料基本恢复至原状。4D打印通过SME对材料“编程”,使原结构产生形变并保持临时形状,给予特定的外界刺激(如:热、电场、磁场、光等)后,结构能随着时间的推移,在形状、性能和功能上实现针对性的和可预测的变化。本文概述了4D打印原理及其实现方法、形状记忆智能材料及其变形机制,参考相关文献并分析硬段含量对形状记忆聚氨酯(SMPU)变形性能的影响,通过对比参考文献的材料表征结果,筛选出变形特性最好的形状记忆聚氨酯,并制备出适用于熔融沉积型3D打印的线材。本文旨在研究4D打印的工艺参数对制件变形性能的影响。其中打印方向、打印角度和打印机扫描路径为变化参数,其他参数为默认设定值。利用3D打印技术制备出工艺参数不同的哑铃状试样并分别对其进行形变率和形变力实验。最终通过有限元分析、电镜扫描分析和X射线衍射仪测试得到最佳的4D打印工艺参数,从而优化和提高4D打印三维实体在宏观上的变形性能和变形可控性。实验结果表明,以上三种变化量对形状记忆聚氨酯的变形性能和内部微观结构有着不同程度的影响。同一方向打印的试样之间差别不明显,横向打印件的变形性能明显优于竖向打印件。因此在4D打印过程中,应优先选择将三维数字模型横向放置打印。横向10度角打印件结晶度高、力学性能好、内部结构能够更好地贴合喷头的移动路径,为最佳的4D打印工艺参数。另外,竖向25度角打印也能使三维实体获得较好的变形能力。