Wat is 4D-afdrukken en zijn 4e dimensie?

Dit jaar werd 3D-printen 30 jaar oud en is het uitgegroeid tot een van de snelstgroeiende technologieën met eindeloze mogelijkheden. De prijs van 3D-printen is gedaald tot onder de $ 1.000 en onlangs lanceerde een Chinees bedrijf 's werelds eerste betaalbare persoonlijke 3D-scanner en -printer.

Wat is de 4^th dimensie in 4D-afdrukken?

Nu werken de onderzoekers aan 'slimme' materialen die zelf van vorm kunnen veranderen en daarom gaat 3D-printen naar de volgende dimensie, namelijk 4D-printen (ook bekend als adaptive additive manufacturing).

4D-afdrukken is een recentelijk bedachte populaire term die kan worden toegeschreven aan een object dat in de loop van de tijd van vorm verandert. 4D-printen voegt tijd toe aan de lengte, breedte en hoogte van de objecten. Met de toevoeging van tijd (een stimulus) krijgen objecten adaptieve en zelfontwikkelende vermogens.

Hoewel dit concept niet nieuw is, neemt de belangstelling van wetenschappers om 4D-geprinte objecten te produceren nu toe. Vormgeheugenlegering is ooit zo'n technologie waarin een temperatuurverandering een vormverandering stimuleert. Andere processen zijn onder meer het gebruik van vloeistoffen onder druk, elektroactieve polymeren, chemicaliën en de reactie van 'slimme' materialen op licht.

Lees hier onze speciale berichtgeving over 3D-printen en nieuwe ontwikkelingen: 3D Printing News by fossBytes.

Welk onderzoek wordt er momenteel gedaan?

Onlangs ontwikkelde de ontwerpstudio van het Nervous System, Massachusetts, een volledig draagbare jurk die uit één stuk is gedrukt met behulp van 4D-printtechnologie.

Onderzoekers van MIT, Autodesk en Stratasys werken aan een aantal geheime materialen om nieuwe en economisch haalbare 4D-printtoepassingen te ontwikkelen. Ze combineren verschillende soorten polymeren en vezels die het vormveranderend vermogen hebben als reactie op een stimulus zoals warmte of water. Skylar Tibbits van het Massachusetts Institute of Technology leidt dit onderzoek samen met Stratasys, een digitaal productiebedrijf in 4D-printen.

“We vroegen of we dingen konden printen die van vorm veranderen en eigenschappen veranderen om zich op nauwkeurig geprogrammeerde manieren te gedragen. We noemen het 4D omdat het tijd toevoegt (beschouwd als de vierde dimensie), in plaats van statische objecten af ​​te drukken, ”zei Tibbits.

De onderzoekers hebben twee materialen gebruikt om 3D-geprinte objecten met adaptieve eigenschappen te maken. Een daarvan is een waterabsorberend materiaal dat een formule is die is ontwikkeld door Stratasys en een geheim is. De andere is een stijve kunststof in onbuigzame staat. Ze hebben een vierkant rooster van 15 x 15 inch gemaakt van het waterabsorberende materiaal en het kan complexe geometrische structuren produceren.

Dr. Dan Raviv van MIT Media Lab zegt: “Onze benadering was om 3D-structuren af ​​te drukken met materialen met verschillende eigenschappen: een die stijf bleef en een andere die tot 200% van het oorspronkelijke volume uitbreidde. De expanderende materialen werden strategisch op de hoofdconstructie geplaatst om verbindingen te produceren die rekken en vouwen als een buigzaam rietje wanneer ze worden geactiveerd door water, waardoor een breed scala aan vormen ontstaat. Zo bleek bijvoorbeeld dat een 3D-geprinte vorm die leek op de initialen MIT, evolueerde naar een andere formatie die lijkt op de initialen SAL. "

Wat komt hierna?

Er is een breed scala aan toepassingen en producten die zich kunnen aanpassen aan warmte of vocht om de functionaliteit te verbeteren. De toepassingen omvatten kleding of schoeisel die van vorm veranderen door te reageren op veranderingen in de omgeving. 4D-printen kan ook worden gebruikt voor voorgeprogrammeerde zelfvervormende materialen in de gezondheidszorg die in het menselijk lichaam kunnen worden geïmplanteerd. Dr. Raviv zegt: “voor dingen die in het lichaam terechtkomen, willen we 10 tot 100 keer kleiner worden. Voor huishoudelijke apparaten willen we 10 keer zo groot worden. "

3D haalt elke dag al de krantenkoppen en voegt de 4 toe^th dimensie van tijd kan in de toekomst verbijsterende resultaten opleveren.

Via: The Conversation's artikel van Dan Raviv, Postdoctoral Fellow aan het Massachusetts Institute of Technology

  Lees hier onze speciale berichtgeving over 3D-printen en nieuwe ontwikkelingen: 3D Printing News by fossBytes.