4D-печать развивает технологию 3D-печати , наделяя материалы способностью изменять форму после изготовления. Для этого используются тепло, вода, свет, электрические сигналы и другие стимулы.
Об этом пишет издание Interesting Engineering .
Речь идет о создании объектов, которые после печати могут сгибаться, складываться, расширяться или менять конфигурацию в ответ на определенные условия. Концепцию 4D-печати в 2013 году популяризировал архитектор и специалист в области компьютерных наук Скайлер Тиббитс.
В отличие от обычной 3D-печати, при которой изделие после изготовления обычно сохраняет заданную форму, 4D-печать предполагает использование материалов, реакцию которых на определенный стимул можно запрограммировать.
Название «4D» не связано с дополнительным пространственным измерением. Четвертым измерением здесь считается время, поскольку форма напечатанного объекта может меняться уже после его изготовления.
Для 4D-печати исследователи используют различные материалы. Например, полимеры с памятью формы могут возвращаться к запрограммированной конфигурации под воздействием тепла.
Гидрогели способны набухать или сжиматься под влиянием воды. Также изучаются жидкокристаллические эластомеры, материалы со свойством самовосстановления и композиты с несколькими функциями.
Важную роль играет не только состав материала, но и способ его печати. Различные части изделия можно сделать так, чтобы они реагировали на стимул с разной скоростью или силой. Благодаря этому плоская конструкция может, например, самостоятельно изогнуться, приняв заданную форму.
Потенционные сферы применения охватывают медицину, робототехнику, аэрокосмическую отрасль, электронику, автомобильную промышленность и строительство.
В медицине исследователи изучают возможность использования таких конструкций для доставки лекарств, создания тканей, диагностических устройств и имплантатов, способных реагировать на условия внутри организма.
В мягкой робототехнике элементы, напечатанные методом 4D-печати, потенциально способны изменять форму без использования традиционных приводов. В аэрокосмической отрасли эту технологию рассматривают как способ создания легких конструкций, которые можно напечатать в компактном виде,
а затем — после активации — развернуть или изменить их конфигурацию.
Впрочем, до массового производства с использованием 4D-печати пока еще далеко. Значительная часть разработок находится на лабораторной стадии или на этапе демонстрации концепции. К числу основных проблем по-прежнему относятся контроль скорости изменения формы, долговечность, воспроизводимость результатов и поведение материалов в различных условиях.
Отдельной задачей является масштабирование технологии. Материал, который хорошо зарекомендовал себя в небольшом лабораторном образце, еще предстоит научиться использовать для создания крупных и надежных промышленных деталей.
Поэтому 4D-печать, вероятно, не заменит 3D-печать, а дополнит её. Если 3D-печать позволяет точно определить форму изделия, то 4D-печать добавляет возможность запрограммировать его поведение после изготовления.
Читайте также:
- Печатает 100-метровые многоэтажки. В Австралии создали 3D-принтер для строительства — как он работает
- Мобильные фабрики. ВМС США испытают сеть 3D-принтеров для печати запчастей в море
- Ракета в гараже? Искусственный интеллект нашел шесть способов печати сплава для космических аппаратов на коммерческих 3D-принтерах
