За последние 30 лет 3D-печать стала одной из перспективных технологий всех времен. Результаты 3D-печати принесли большую пользу различным отраслям, таким как биомедицина и строительство.
Но технология 3D уже не новинка. Инженеры и исследователи по всему миру пытаются добавить к этому новое измерение. Некоторые успешные разработки в отрасли открывают новые области применения, новые материалы и новые 3D-принтеры в результате очередной технологической эволюции. С появлением всего этого технология 4D-печати делает свое существование реальностью.
Что такое 4D-печать и как она работает?
4D — это прорыв по сравнению с 3D-технологиями с достижениями. 4D-печать обеспечивает дополнительную переменную, называемую временем, в своей технологии. Деталь 4D-печати способна адаптироваться к окружающей среде и взаимодействовать с ней. 4D-печать способна трансформироваться в другую структуру под влиянием внешней энергии, такой как температура, свет или другие раздражители окружающей среды. Это позволяет объекту изменять свою форму автономно без вмешательства человека.
При всех предусмотренных возможностях 4D-печать в некоторых случаях способна самостроиться и ремонтироваться. Революция в технологии 4D открывает совершенно новый мир возможностей в таких секторах, как медицина, гражданское строительство, строительство и т. д. Созданное 4D-устройство будет способно реагировать на изменения окружающей среды, такие как температура, давление, колебания влажности, и приспосабливаться к ним. соответственно.
Некоторые многообещающие результаты технологии 4D-печати
Гибкие цветочные лепестки:
Технологическому институту Джорджии удалось разработать структуру, похожую на цветок, с 3D-печатными лепестками, способными регулировать свою форму в зависимости от изменения температуры. Чтобы это произошло, ученые использовали тенсегрити, структурный принцип, основанный на использовании изолированных компонентов, сжимающихся внутри сети непрерывного напряжения, полностью соединенных кабелями. Разработанное вещество реагирует на воду при 65 градусах Цельсия и, несмотря на сжатие, сумело достичь ожидаемого состояния. Из-за своей легкости и прочности система может позволить трансформировать разобранную или уменьшенную конструкцию в космос.
Группа исследователей из Гарвардского института биологически вдохновленной инженерии имени Висса разрабатывает специальный материал, называемый гидрогелем. Подобная цветку структура может менять свою форму в зависимости от температуры окружающей среды. Цветок 4D напоминает микроструктуру цветов, что дает цветам возможность менять форму в зависимости от температуры, влажности и т. д.
Сетчатая стальная конструкция для НАСА:
Испанский инженер по имени Рауль Пулидо Касильяс разработал структуру, похожую на проволочную сетку, для НАСА с помощью 4D-печати. Конструкция состоит из прикрепленных стальных частей. Он включает в себя программирование терморегуляции, и удивительно даже развита функциональность материала. Благодаря способности конструкции отражать тепло снаружи и сохранять его изнутри, оптимальный элемент можно было бы использовать для изготовления скафандров или покрытия материала космического корабля.
Одежда, меняющая форму:
Лаборатория самосборной печати, созданная доцентом Скайларом Тиббитсом из Массачусетского технологического института, изучает потенциальные применения технологии 4D-печати. Тиббитс работал с Autodesk над изучением структур 3D-печати и их поведением после печати. Лаборатория разрабатывает свою идею одежды, которая меняет свою структуру в зависимости от погоды или активности. Например, обычная обувь может изменить свою форму, когда человек, носящий ее, начинает бегать, обеспечивая комфорт и амортизацию.
4D-печатный водяной клапан:
Группа ученых из Университета Вуллонгонга в Австралии разработала водяной клапан, напечатанный на 4D-принтере с помощью печатных гидрогелевых чернил. Гидрогелевые чернила обладают свойством быстро реагировать на высокие температуры. Сконструированный водяной клапан закрывается, когда на него наливают горячую воду, и расширяется, когда температура падает.
Сосудистые стенты в биомедицине:
Со всеми предоставленными разработками в области технологии 4D-печати медицинский мир уже использует ее в целях биомедицины. Сосудистые стенты, подобные медицинским устройствам, изготавливаются с учетом потребностей пациентов с использованием технологии 4D-печати. Они реагируют на тепло тела и расширяются при сердечно-сосудистых заболеваниях.
4D-печать — это исследовательский процесс. Он нуждается в большем развитии, чтобы полностью сформироваться в человеческом обществе. Даже когда 4D-печать все еще находится на начальном этапе, когда она движется вперед в будущее, человеческое общество может искать свое влияние в аддитивном производстве, которое может революционизировать традиционное производство.
Сообщение «4D-печать: технологический прорыв в будущее» впервые появилось в Analytics Insight.
