Jön a 4D-nyomtatás?

A közeljövőben megjelenhetnek a terhelhető és változtatható formájú kinyomtatott objektumok.

Kristina Shea professzor, az ETH Zürich Termékfejlesztési és Számítógép-alapú Módszerek Laboratóriumának vezetője és csoportja egy olyan konstrukciós elvet fejlesztett ki, amely lehetővé teszi a teherbíró és megjósolható struktúrák elkészítését. Ezáltal egyszerűen gyárthatók olyan tárgyak, amelyek megváltozhatnak. A 4D-nyomtatásnak is nevezett technológiával mozgatható és megváltoztatható tárgyakat lehet létrehozni. Ezek lehetnek olyan objektumok, amelyekből 3D-tárgyak hajtogathatók, de olyanok is, amelyek a formájukat a külső hatások alapján képesek megváltoztatni. Az új elvnek köszönhetően a formaváltoztatások pontosan ellenőrizhetővé válnak.


Tian Chen doktorandusz, a csoport egyik tagja elmondta, hogy a struktúrák pontosan úgy változtatják meg a konfigurációjukat, ahogy ők azt elképzelték. A struktúrák súlyokkal is terhelhetők, ilyen 3D-nyomtatású objektumokat még soha senki nem tudott készíteni korábban. Az újításnak köszönhetően akár olyan struktúrák is létrehozhatók, amelyek több stabil formát is felvehetnek. S miután a kutatók egy szimulációs szoftvert is megalkottak, pontosan előre tudják jelezni, hogy milyen formaváltoztatásokat kellene eszközölni.


A tudósok a struktúrákat egy professzionális 3D-nyomtatóval készítik, amelynél az objektumok akár 40 különböző anyagból is előállíthatók. Shea kiemelte, hogy a 4D-nyomtatásnak számos előnye van. A fix és mozgatható részekkel rendelkező lapos kiindulási forma egy lépésben való kinyomtatása rendkívül hatékony. Sokkal bonyolultabb és időigényesebb lenne az ilyen objektumokat egyenként legyártani vagy több komponensből összeilleszteni. Ráadásul a lapos struktúrák helytakarékosabban szállíthatók és csupán a célhelyen kell őket összeilleszteni.

Hasonló elven működik egy ideje az űrrepülés is, ahol a különböző rendszereket összehajtogatva vagy tömörítve - helytakarékos módon - juttatják el az űrbe. Éppen ezért az űrhajózás lehet a 4D-nyomtatás egyik fő alkalmazási területe. A technológia az épülettechnikában és az egészségügyi alkalmazásoknál lehet hasznos. A szakemberek jelenleg kézzel hajlítják meg a struktúrákat, de azt tervezik, hogy az egyes elemekhez olyan miniatűr motorokat fejlesztenek ki, amelyek a struktúrákat a hőmérséklettől függetlenül képesek lesznek mozgatni. Szintén lehetséges lenne egy pneumatikus vezérlés vagy olyan anyagok használata, amelyek a formájukat a páratartalomtól függően változtatják.