Vad är 4D-utskrift och dess fjärde dimension?

I år blev 3D-utskrift 30 år gammal och det har framstått som en av de snabbast växande teknikerna med oändliga möjligheter. Priset för 3D-utskrift har sjunkit under 1000 dollar och nyligen lanserade ett kinesiskt företag världens första prisvärda personliga 3D-skanner och skrivare.

Vad är 4^th dimension i 4D-utskrift?

Nu arbetar forskarna med "smarta" material som kan ändra form av sig själva och därmed går 3D-utskrift till nästa dimension, dvs 4D-utskrift (även känd som tillverkning av adaptiv tillsats).

4D-utskrift är ett nyligen myntat populärt begrepp som kan tillskrivas ett objekt som ändrar form över tiden. 4D-utskrift lägger till tid för objektens längd, bredd och höjd. Med tillägg av tid (en stimulans) får föremål anpassningsbara och självutvecklande förmågor.

Även om detta koncept inte är nytt, ökar nu intresset som forskare visar för att producera 4D-tryckta föremål. Formminne legering är en gång sådan teknik där en temperaturförändring stimulerar en formförändring. Andra processer inkluderar användning av trycksatta vätskor, elektroaktiva polymerer, kemikalier och svaret från "smarta" material på ljus.

Läs vår speciella täckning om 3D-utskrift och nya framsteg här: 3D Printing News av fossBytes.

Vilken forskning görs för närvarande?

Nyligen Nervous System designstudio, Massachusetts, utvecklade en helt bärbar klänning tryckt i ett stycke med 4D-teknik.

Forskare vid MIT, Autodesk och Stratasys arbetar med några hemliga material för att utveckla nya och ekonomiskt genomförbara 4D-utskriftsapplikationer. De kombinerar olika typer av polymerer och fibrer som har formförändringsförmågan som svar på en stimulans som värme eller vatten. Skylar Tibbits från Massachusetts Institute of Technology leder denna forskning tillsammans med Stratasys som är ett digitalt tillverkningsföretag i 4D-tryck.

”Vi frågade om vi kunde skriva ut saker som ändrar form och ändrar egenskaper så att de beter sig på exakt programmerade sätt. Vi kallar det 4D eftersom det lägger till tid (betraktas som den fjärde dimensionen) snarare än att skriva ut statiska objekt, säger Tibbits.

Forskarna har använt två material för att skapa 3D-tryckta objekt med adaptiva egenskaper. Den ena är ett vattenabsorberande material som är en formel som utvecklats av Stratasys och är en hemlighet. Den andra är en styv plast i styvt tillstånd. De har skapat ett 15 x 15 tum kvadratiskt rutnät från det vattenabsorberande materialet och det kan producera komplexa geometriska strukturer.

Dr. Dan Raviv från MIT Media Lab säger: ”Vår strategi var att skriva ut 3D-strukturer med material med olika egenskaper: en som förblev styv och en annan som expanderade upp till 200% av sin ursprungliga volym. De expanderande materialen placerades strategiskt på huvudkonstruktionen för att producera fogar som sträckte sig och viks som ett böjt sugrör när de aktiveras av vatten och bildar ett brett spektrum av former. Till exempel visades en 3D-tryckt form som liknade initialerna MIT utvecklas till en annan formation som ser ut som initialerna SAL. ”

Vad är nästa?

Det finns ett brett utbud av applikationer och produkter som kan anpassas till värme eller fukt för att förbättra funktionaliteten. Applikationerna inkluderar kläder eller skor som ändrar form genom att reagera på miljöförändringar. 4D-utskrift kan också användas för förprogrammerade självdeformerande material inom hälso- och sjukvårdsindustrin som kan implanteras i människokroppen. Dr Raviv säger, ”för saker som går inuti kroppen vill vi gå 10 till 100 gånger mindre. För hushållsapparater vill vi bli tio gånger större. ”

3D gör redan rubriker varje dag och lägger till 4^th tidsdimension kan ge några otroliga resultat i framtiden.

Via: The Conversations artikel av Dan Raviv, postdoktor vid Massachusetts Institute of Technology

  Läs vår speciella täckning om 3D-utskrift och nya framsteg här: 3D Printing News av fossBytes.