在一篇題為《帶有調諧元件的扭轉和旋轉雙穩態結構的3D打印》的論文中，一組研究人員指出，到目前為止，大多數3D打印結構都是“具有固定形狀和功能的靜態結構。”然后他們繼續介紹雙穩態3D打印——特別是扭轉和旋轉雙穩態結構。他們使用形狀記憶聚合物（SMPs）來做到這一點——SMP是智能材料，可以記憶永久形狀，并具有多個臨時形狀。

“我們首先提出3D打印的雙穩態結構，允許扭曲和旋轉重新配置，”研究人員說，“我們的設計基于柔性結構，但與傳統的沒有接頭的整體結構不同，我們引入了特殊的接頭，可以在不進行后裝配的情況下對整個部件進行3D打印。這些關節對于調整雙穩態也很重要。然后，通過使用SMP元件，我們演示了可調諧雙穩態元件。”

使用嵌入在扭曲和旋轉部件中的可調諧SMP元件，研究人員能夠調整扭轉或旋轉角度并控制雙穩態能量圖的整體形狀。這些可調諧雙穩態元件可用于執行器或機械開關的簡化運動控制。

使用Stratasys J750多材料3D打印機對組件進行3D打印。研究人員引入了特殊的接頭來構造扭轉和旋轉雙穩態元件而無需后裝配。球形接頭用于加捻部件，銷接頭用于旋轉接頭。

“此外，通過引入SMP，我們展示了扭轉和旋轉部件的可調諧雙穩態。”他們繼續說道，“通過設計合適的SMP元件，我們可以在打印后重新調整雙穩態能量圖并實現可調諧雙穩態結構。這顯著提高了雙穩態在各種3D打印組件中的可調性和適用性。”

雙穩態結構具有兩個由能壘隔開的穩定狀態。

“這些穩定狀態是彈性-勢能-能量圖的局部最小值，”研究人員解釋說，“通過具有橫向或旋轉力的適當機械動作，可以在兩個穩定配置（狀態A和B）之間切換多次可逆地完成。勢能圖中的斜率表示在給定位移處施加的力。為了克服能量障礙并誘導轉變為其他形狀，我們應該施加足夠的能量來克服這個障礙。一旦我們通過屏障的山丘，結構將自動變形為另一個穩定的低能狀態，而無需額外的能量。”

雙穩態結構隨著時間的推移保持穩定而沒有能量消耗，因為它處于穩定的能量位置。研究人員繼續說，小擾動不會改變穩定位置，因此開環運動控制系統足以實現精確的運動控制。

研究人員表示，將SMP引入雙穩態組件可以潛在地實現對智能和可編程傳感器和執行器有用的刺激響應運動。SMP可用于在雙穩態結構中啟用主動重新配置。

該論文的作者包括Hoon Yeub Jeung，Soo-Chan An，In Cheol Seo，Eunseo Lee，Sangho Ha，Namhun Kim和Young Chul Jun。