Hvad er 4D-udskrivning og dens 4. dimension?

I år blev 3D-udskrivning 30 år gammel, og det har vist sig at være en af ​​de hurtigst voksende teknologier med uendelige muligheder. Prisen på 3D-udskrivning er faldet under $ 1.000, og for nylig lancerede et kinesisk firma verdens første overkommelige personlige 3D-scanner og printer.

Hvad er 4^th dimension i 4D-udskrivning?

Nu arbejder forskerne på "smarte" materialer, der selv kan ændre form, og derfor bevæger 3D-udskrivning sig i den næste dimension, dvs. 4D-udskrivning (også kendt som adaptiv additivfremstilling).

4D-udskrivning er et nyligt opfundet populært udtryk, der kan tilskrives et objekt, der ændrer form over tid. 4D-udskrivning tilføjer tid til objektenes længde, bredde og højde. Med tilføjelsen af ​​tid (en stimulus) får objekter adaptive og selvudviklende evner.

Selvom dette koncept ikke er nyt, øges mængden af ​​interesse, som forskere viser for at producere 4D-trykte objekter, nu. Formhukommelseslegering er engang sådan teknologi, hvor en temperaturændring stimulerer en formændring. Andre processer inkluderer anvendelse af trykvæsker, elektroaktive polymerer, kemikalier og reaktionen fra "smarte" materialer til lys.

Læs vores specielle dækning om 3D-udskrivning og nye fremskridt her: 3D Printing News af fossBytes.

Hvilken forskning i øjeblikket bliver udført?

For nylig udviklede nervesystemdesignstudiet, Massachusetts, en fuldt bærbar kjole trykt i et enkelt stykke ved hjælp af 4D-udskrivningsteknologi.

Forskere ved MIT, Autodesk og Stratasys arbejder på nogle hemmelige materialer for at udvikle nye og økonomisk gennemførlige 4D-printapplikationer. De kombinerer forskellige typer polymerer og fibre, der har den formændrende evne som reaktion på en stimulus som varme eller vand. Skylar Tibbits fra Massachusetts Institute of Technology fører denne forskning sammen med Stratasys, som er et digitalt produktionsfirma i 4D-udskrivning.

”Vi spurgte, om vi kunne udskrive ting, der ændrede form og ændrede egenskaber for at opføre sig på nøjagtige programmerede måder. Vi kalder det 4D, fordi det tilføjer tid (betragtes som den fjerde dimension) snarere end at udskrive statiske objekter, ”sagde Tibbits.

Forskerne har brugt to materialer til at skabe 3D-trykte objekter med adaptive egenskaber. Den ene er et vandabsorberende materiale, der er en formel udviklet af Stratasys og er en hemmelighed. Den anden er en stiv plast i en stiv tilstand. De har skabt et 15 x 15 tommer firkantet gitter fra det vandabsorberende materiale, og det kan producere komplekse geometriske strukturer.

Dr. Dan Raviv fra MIT Media Lab siger: ”Vores tilgang var at udskrive 3D-strukturer ved hjælp af materialer med forskellige egenskaber: en, der forblev stiv, og en anden, der udvidede op til 200% af dens oprindelige volumen. De ekspanderende materialer blev placeret strategisk på hovedstrukturen for at producere samlinger, der strakte sig og foldede som et bøjeligt halm, når de blev aktiveret af vand og dannede en bred vifte af former. For eksempel blev en 3D-trykt form, der lignede initialerne MIT, vist sig at udvikle sig til en anden formation, der ligner initialerne SAL. ”

Hvad er det næste?

Der er en bred vifte af applikationer og produkter, der kan tilpasse sig varme eller fugt for at forbedre funktionaliteten. Ansøgningerne inkluderer tøj eller fodtøj, der ændrer form ved at reagere på miljøændringer. 4D-udskrivning kan også bruges til forprogrammerede selvdeformerende materialer i sundhedsindustrien, som kan implanteres i menneskekroppen. Dr. Raviv siger, “for ting, der går inde i kroppen, vil vi gå 10 til 100 gange mindre. Til husholdningsapparater ønsker vi at gå 10 gange større. ”

3D skaber allerede overskrifter hver dag og tilføjer 4^th tidsdimension kan producere nogle forbløffende resultater i fremtiden.

Via: Samtalens artikel af Dan Raviv, postdoktor ved Massachusetts Institute of Technology

  Læs vores specielle dækning om 3D-udskrivning og nye fremskridt her: 3D Printing News af fossBytes.