Ових дана чини се да је 3Д штампање срж већине нових нових истраживачких подухвата, било да је у питању начин штампања целих оброка или рекреирање црта лица за поправљање пацијентовог лица.
Али Скилар Тиббитс жели да повећа анте: Нада се да ће 4Д штампање бити ствар не тако далеке будућности.
Назив његовог концепта, признаје Тиббитс, у почетку је био мало лаган. На Технолошком институту у Масачусетсу, Тиббитс и истраживачи из компаније Стратасис и Аутодеск Инц покушавали су да пронађу начин описивања предмета које су креирали на 3Д штампачима - објеката који не само да се могу штампати, већ захваљујући геометријском коду, такође могу касније да мењају облик и трансформишу се сами.
Назив се заглавио и сада је процес који су развили - који претвара код у „паметне објекте“ који могу самостално саставити или променити облик ако се суоче са променом свог окружења - могао да искочи у великом броју индустрија, од грађевине до атлетско трошење.
"Обично штампамо ствари и мислимо да су готове", каже Тиббитс. „То је крајњи исход и онда их састављамо. Али желимо да они могу временом да се трансформишу и мењају облик. И желимо да се окупе. "
Тиббитс, научни истраживач на МИТ-у, добио је напредак прошле године како би установио оно што је познато као Универзитетска лабораторија за само-склопљење. Изазов је био видети како паметни истраживачи могу направити предмет без ослањања на сензоре или чипове; колико течно могу да направе нешто без жица или мотора.
Да је среће било, када је Тиббитс ову дилему поделио са познаницима из Стратасис-а, водеће фирме за 3Д штампање, рекли су му да је компанија развила штампарски материјал који се шири за 150 одсто када се стави у воду. Звучало је обећавајуће. Али право питање је било како прецизирати ту трансформацију како би се предмет могао развити, увити и формирати одређене углове, уместо да се само надувавају као надувана спужва.
Одговор тибита: Геометрија.
Помоћу 3Д штампача, оператер убацује у виртуелни нацрт објекта који штампач користи да би конструисао завршни слој производа по слој. Да би направио нешто "4Д", Тиббитс доставља штампачу прецизан геометријски код заснован на сопственим угловима и димензијама објекта, али и мерењима која диктирају како треба да промени облик када се суочи са спољним силама као што су вода, кретање или промена температуре .
Укратко, код поставља смер, број пута и углове под којима се материјал може савијати и савијати. Када се тај објект суочи са променом окружења, он се може подстаћи да промени облик. На пример, цеви би се могле програмирати тако да се шире или смањују како би помогле померању воде; цигла се може преместити како би се прилагодио више или мање напрезања на датом зиду.
Тиббитс је демонстрирао концепт 4Д штампања на ТЕД говору прошле године, током којег је показао како се један низ штампаног материјала може програмирати да се сам преклопи у реч „МИТ“.
(Погледајте видео снимак тог демо доле)
Облици ствари које долазе
По номиналној вредности, то је врло цоол концепт. Али када можемо очекивати да ћемо видети такве трансформације у стварном свету?
У неким се случајевима то већ догађају. Тиббитс истиче да су у нанотехнологији научници успели да програмирају физичке и биолошке материјале како би променили облик и својства - као што је коришћење ДНК за само-састављање наноробота.
Признаје, чинећи да се то догоди у људском обиму, много је изазовнија, посебно у традиционалнијим индустријама, попут грађевинарства. Али Тиббитс каже да је бар једна компанија заинтересована да види како се 4Д програмирање може применити на инфраструктуру. Потенцијал је, каже он, у кориштењу материјала за самостално састављање у подручјима катастрофе или екстремним окружењима где конвенционална градња није изведива или прескупа. На пример, он види будућност за оно што у простору назива „адаптивном инфраструктуром“.
Тиббитс каже да његов лабораториј блиско сарађује с више индустријских партнера на начинима на који би они могли укључити 4Д концепт у своје пословање. Што се тиче места где можемо видети трансформишуће производе на полицама, Тиббитс предвиђа иновацију у намештају или спортској одећи. Он нуди пример патика које могу променити облик и функционисати као одговор на начин на који се користе.
"Ако почнем да трчим", рекао је, "патике би требало да се прилагоде обући за трчање. Ако играм кошарку, прилагодит ће ми се да више подржавају моје глежњеве. Ако идем на траву, они би требали расти и постати водоотпорни ако је то Киша није. Наравно да ципела не би схватила да играш кошарку, али може да каже какву енергију или какву силу примењује твоје стопало. Могло би се трансформисати на основу притиска. Или би то могло бити промена влаге или температуре. “
Вишедимензионално размишљање
Ево још неких недавних дешавања у 3Д и 4Д штампању:
- Војни маневари: Америчка војска је одобрила Универзитет Харвард, Универзитет у Питтсбургху и Универзитету у Илиноису да истраже начине на које војска може да користи предмете за самостално састављање, повећавајући могућност склоништа или мостова који извиру у форми.
- Само немојте никоме рећи да вам се шминка одмакла од штампача: студентица с Харварда Граце Цхои креирала је прототип за 3Д штампач назван „Минк“ који је дизајниран тако да омогућава корисницима да одаберу било коју боју коју могу замислити, а затим заправо штампају шминку у тој нијанси.
- Све у току дана: У Кини, инжењерска компанија користила је 3Д штампаче за изградњу 10 једнокатница дневно. Штампари, ширине 33 и 22 метра, користили су мешавину цемента и грађевинског отпада да би зидове градили слој по слој.
А за више о потенцијалу 4Д штампања, погледајте овај видео:
Овај чланак је ажуриран како би одражавао учешће Стратис-а и Аутодеск Инц-а у истраживању 4Д штампања.
