4d εκτυπωτής

Παρά το γεγονός ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση εξακολουθεί να θεωρείται νέα τεχνολογία, προγραμματιστές από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ έχουν αποδείξει ότι η πρόοδος αναπτύσσεται με ταχείς ρυθμούς. Μια ομάδα επιστημόνων πήρε ως βάση έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή και πρόσθεσε μια τέταρτη διάσταση.

4D εκτυπωτής: τι είναι

Με τον όρο «4D printer» δεν εννοούμε τη χρήση 3 διαστάσεων (X, Y, Z) για την εκτύπωση πραγματικών αντικειμένων, αλλά και τη χρήση της τέταρτης διάστασης – χρόνου (T).

Εάν προσθέσετε ειδικά υλικά σε τυπωμένα αντικείμενα που μπορούν να ανταποκριθούν σε εξωτερικούς παράγοντες - για παράδειγμα, κρύο, νερό - τότε αυτά τα αντικείμενα μπορούν να μετακινηθούν και να αλλάξουν σχήμα με την πάροδο του χρόνου, όπως οι ανθρώπινοι μύες.

Πώς λειτουργεί ένας 4D εκτυπωτής;

Η 4D εκτύπωση είναι η πιο πρόσφατη τεχνολογία που βασίζεται στην 3D εκτύπωση. Η βελτίωση συνίσταται στην προσθήκη ενός ενδιάμεσου στρώματος «έξυπνου» υλικού κατά την εκτύπωση που είναι ικανό να απορροφά την υγρασία.

Σε αυτή την περίπτωση, η υγρασία είναι μια πηγή ενέργειας για την αύξηση του όγκου του υλικού μετά την εκτύπωση σε έναν 3D εκτυπωτή. Το κύριο αντικείμενο επεξεργάζεται πρώτα ο εκτυπωτής και στη συνέχεια με τη βοήθεια νερού αλλάζει και λαμβάνει το επιθυμητό σχήμα.

Αναφορά! Αυτές οι καινοτομίες καθιστούν δυνατή την εκτύπωση οποιουδήποτε είδους σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Είναι ο «Χρόνος» που είναι η 4η διάσταση.

Τι μπορεί να εκτυπωθεί σε εκτυπωτή 4D

Το εργαστήριο του Χάρβαρντ έχει εκτυπώσει πολλά διαφορετικά αντικείμενα που μπορούν να πάρουν το επιθυμητό σχήμα ή να αυτοσυναρμολογηθούν. Οι επιστήμονες έχουν δείξει κορδόνια παπουτσιών που δένουν μόνοι τους και έπιπλα που ξεδιπλώνονται μόνοι τους. Η νέα τεχνολογία χρησιμοποιείται και για άλλους σκοπούς.

Προστασία διαστημικών δορυφόρων

Χρησιμοποιώντας έναν 4D εκτυπωτή, επιστήμονες της NASA έφτιαξαν ένα ειδικό μεταλλικό ύφασμα που προστατεύει τους δορυφόρους από ζημιές και είναι επίσης απαραίτητο για την κατασκευή ελαστικών κεραιών.

Αυτό είναι ένα είδος «αλυσιδωτής αλληλογραφίας» από ασήμι με την προσθήκη κάποιων άλλων μετάλλων. Το ύφασμα μπορεί να συμπιεστεί, να τεντωθεί και να διπλωθεί. Παρά την ελαστικότητά του, το υλικό είναι πολύ δύσκολο να σχιστεί. Προβλέπεται ότι στο μέλλον οι δορυφόροι θα τυλίγονται με αυτό το ύφασμα πριν μπουν σε τροχιά ή οι διαστημικές στολές και οι διαστημικοί σταθμοί θα θωρακίζονται χρησιμοποιώντας το υλικό.

Στρατιωτική τεχνολογία

Η 4D εκτύπωση θα χρησιμοποιηθεί στον χημικό τομέα και στη μελέτη της επιστήμης των υλικών για την αμυντική βιομηχανία. Ένας 4D εκτυπωτής σάς επιτρέπει να εκτυπώνετε νέους βιοχημικούς αισθητήρες, υλικά και εξαρτήματα για τσιπ.

Αναφορά! Επί του παρόντος, η πρόοδος παρεμποδίζεται από την έλλειψη φθηνών συσκευών που μπορούν να παράγουν εκτυπώσεις αντικειμένων υψηλής ανάλυσης (περίπου 1000 φορές πιο λεπτά από μια ανθρώπινη τρίχα).

Χρήση στην ιατρική

Χειρουργοί από το Shaanxi (Κίνα) πραγματοποίησαν με επιτυχία μια πολύπλοκη επέμβαση τραχείας χρησιμοποιώντας τεχνολογία 4D εκτύπωσης. Τοποθέτησαν ένα τραχειακό stent στον ασθενή, το οποίο του επέτρεψε να κρατήσει ανοιχτά τα αναπνευστικά του όργανα. Για την κατασκευή του στεντ χρησιμοποιήθηκε το βιολογικό υλικό πολυκαπρολακτόνη, το οποίο διαλύεται με την πάροδο του χρόνου - η υποβάθμιση στον ανθρώπινο οργανισμό επέρχεται μέσα σε τρία χρόνια.Οι χειρουργοί έχουν υπολογίσει προηγουμένως τον χρόνο διάλυσης του τυπωμένου stent και ο ασθενής δεν θα χρειαστεί να υποβληθεί σε ειδική επέμβαση αφαίρεσης.

Ένα περίπου παρόμοιο περιστατικό συνέβη και στην Αμερική. Ο Garrett Peterson γεννήθηκε με βρογχομαλακία, μια κατάσταση όπου οι αρθρώσεις είναι πολύ μαλακές.

Είναι πολύ πιθανό τα νέα βιοϋλικά που θα εκτυπωθούν σε έναν 4D εκτυπωτή να ξεπεράσουν πολύ σύντομα τις παθολογίες του αναπνευστικού συστήματος. Ήδη γίνονται έρευνες όσον αφορά την αποκατάσταση προσώπου.

Γενικά, πολλοί επιστήμονες που εργάζονται στον τομέα της 4D εκτύπωσης προβλέπουν την ταχεία ανάπτυξη αντικειμένων και βιοϋλικών χρησιμοποιώντας τη σύγχρονη μέθοδο εκτύπωσης μέσα σε 5-6 χρόνια