Hva er 4D-utskrift og dens fjerde dimensjon?

I år ble 3D-utskrift 30 år gammel, og den har vist seg å være en av de raskest voksende teknologiene med uendelige muligheter. Prisen på 3D-utskrift har falt under $ 1000, og nylig lanserte et kinesisk selskap verdens første rimelige personlige 3D-skanner og skriver.

Hva er 4^th dimensjon i 4D-utskrift?

Nå jobber forskerne med "smarte" materialer som kan endre form av seg selv, og dermed går 3D-utskrift inn i neste dimensjon, dvs. 4D-utskrift (også kjent som adaptiv additivproduksjon).

4D-utskrift er et nylig myntet populært begrep som kan tilskrives et objekt som endrer form over tid. 4D-utskrift gir tid til lengden, bredden og høyden på gjenstandene. Med tillegg av tid (en stimulans) får objekter adaptive og selvutviklende evner.

Selv om dette konseptet ikke er nytt, øker nå interessen som forskere viser for å produsere 4D-trykte gjenstander. Formminne legering er en gang slik teknologi der en temperaturendring stimulerer en formendring. Andre prosesser inkluderer bruk av væsker under trykk, elektroaktive polymerer, kjemikalier og responsen fra "smarte" materialer til lys.

Les vår spesielle dekning om 3D-utskrift og nye fremskritt her: 3D Printing News av fossBytes.

Hvilken forskning pågår for tiden?

Nylig Nervous System designstudio, Massachusetts, utviklet en helt bærbar kjole trykt i ett stykke ved hjelp av 4D-utskriftsteknologi.

Forskere ved MIT, Autodesk og Stratasys jobber med noen hemmelige materialer for å utvikle nye og økonomisk gjennomførbare 4D-utskriftsapplikasjoner. De kombinerer forskjellige typer polymerer og fibre som har formendringsevnen som respons på en stimulus som varme eller vann. Skylar Tibbits fra Massachusetts Institute of Technology leder denne forskningen sammen med Stratasys, som er et digitalt produksjonsfirma i 4D-utskrift.

“Vi spurte om vi kunne skrive ut ting som endrer form og endrer egenskaper for å oppføre seg på nøyaktige programmerte måter. Vi kaller det 4D fordi det tilfører tid (betraktet som den fjerde dimensjonen), i stedet for å skrive ut statiske objekter, ”sa Tibbits.

Forskerne har brukt to materialer for å lage 3D-trykte objekter med adaptive egenskaper. Den ene er et vannabsorberende materiale som er en formel utviklet av Stratasys og er en hemmelighet. Den andre er en stiv plast i stiv tilstand. De har laget et kvadratgitter på 15 x 15 tommer fra det vannabsorberende materialet, og det kan produsere komplekse geometriske strukturer.

Dr. Dan Raviv fra MIT Media Lab sier: "Vår tilnærming var å skrive ut 3D-strukturer ved hjelp av materialer med forskjellige egenskaper: en som forble stiv og en annen som utvidet seg til 200% av sitt opprinnelige volum. De ekspanderende materialene ble plassert strategisk på hovedstrukturen for å produsere skjøter som strakte seg og brettet som et bøyende halm når de ble aktivert av vann, og danner et bredt spekter av former. For eksempel ble en 3D-trykket form som lignet initialene MIT vist å utvikle seg til en annen formasjon som ser ut som initialene SAL. ”

Hva er neste?

Det er et bredt spekter av applikasjoner og produkter som kan tilpasse seg varme eller fuktighet for å forbedre funksjonaliteten. Søknadene inkluderer klær eller fottøy som endrer form ved å reagere på miljøendringer. 4D-utskrift kan også brukes til forhåndsprogrammerte selvdeformerende materialer i helsevesenet som kan implanteres i menneskekroppen. Dr. Raviv sier, “for ting som går inn i kroppen, vil vi gå 10 til 100 ganger mindre. For husholdningsapparater ønsker vi å bli ti ganger større. ”

3D skaper allerede overskrifter hver dag og legger til 4^th tidsdimensjon kan gi noen utrolige resultater i fremtiden.

Via: The Conversation's artikkel av Dan Raviv, postdoktor ved Massachusetts Institute of Technology

  Les vår spesielle dekning om 3D-utskrift og nye fremskritt her: 3D Printing News av fossBytes.