V današnjih dneh se zdi, da je 3D tiskanje jedro večine novih raziskovalnih podvigov, ne glede na to, ali razvija načine za tiskanje celotnih obrokov ali obnavljanje obraznih lastnosti, da popravi bolnikov obraz.
Toda Skylar Tibbits želi nadgraditi: upa, da bo 4D tiskanje stvar še ne tako daleč v prihodnosti.
Ime njegovega koncepta, priznava Tibbits, je bilo na začetku nekoliko brezskrbno. Na tehnološkem inštitutu v Massachusettsu so Tibbits in raziskovalci iz podjetij Stratasys in Autodesk Inc izumili način opisovanja predmetov, ki so jih ustvarjali na 3D tiskalnikih - predmetov, ki jih ni mogoče natisniti le, ampak zahvaljujoč geometrijski kodi, lahko kasneje tudi sami spremenijo obliko in se preoblikujejo.
Ime se je zataknilo in zdaj je razvit postopek, ki kodo spremeni v "pametne predmete", ki se lahko samostojno sestavijo ali spremenijo obliko, ko se soočijo s spremembo svojega okolja - bi se lahko zelo pojavil v številnih panogah, od gradbeništva do atletska obraba.
"Običajno tiskamo stvari in menimo, da so končane, " pravi Tibbits. "To je končni rezultat in potem jih sestavimo. Želimo pa, da bi se lahko skozi čas preoblikovali in spreminjali obliko. In želimo, da se sestavijo. "
Tibbits, znanstvenik na MIT-u, je lani dobil napredek, da bi ugotovil, kar je znano kot univerzitetni laboratorij za samo-sestavljanje. Izziv je bil videti, kako pametni raziskovalci lahko naredijo predmet, ne da bi se zanašali na senzorje ali čipe; kako tekoče bi lahko naredili nekaj brez žic ali motorjev.
Ko bi srečo imel, ko je Tibbits to dilemo delil z znanci v Stratasysu, vodilnem podjetju za 3D tiskanje, so mu povedali, da je podjetje razvilo tiskarsko gradivo, ki se poveča, če ga postavimo v vodo za 150 odstotkov. Zvenelo je obetavno. Toda resnično vprašanje je bilo, kako natančno spremeniti to preobrazbo, da se lahko predmet odvije, zvije in oblikuje določene kote, namesto da bi se le nabreknil kot napihnjena goba.
Odgovor tibitov: Geometrija.
S 3D-tiskalnikom operater vključi virtualni načrt predmeta, ki ga tiskalnik uporablja za izdelavo končnega izdelka po plasteh. Da bi naredili nekaj "4D", Tibbits tiskalniku napaja natančno geometrijsko kodo, ki temelji na lastnih kotih in dimenzijah predmeta, pa tudi meritvah, ki narekujejo, kako naj spremeni obliko, ko se sooča z zunanjimi silami, kot so voda, gibanje ali sprememba temperature .
Skratka, koda določa smer, število krat in kote, pod katerimi se lahko material upogne in zvija. Ko se ta predmet sooči s spremembo okolja, ga je mogoče spodbuditi k spremembi oblike. Cevi, na primer, se lahko programirajo, da se razširijo ali skrčijo, da bi pomagale premikati vodo; opeke bi se lahko premaknile tako, da bi na dano steno postavile bolj ali manj obremenitve.
Tibbits je pokazal koncept 4D tiskanja na TED pogovoru lani, med katerim je pokazal, kako lahko en sam niz tiskanega materiala sprogramiramo, da se sam zloži v besedo "MIT."
(Oglejte si video posnetek tega predstavitve spodaj)
Oblike stvari, ki prihajajo
Po nominalni vrednosti je zelo kul koncept. Toda kdaj lahko pričakujemo, da bomo takšne preobrazbe videli v resničnem svetu?
V nekaterih primerih se že dogajajo. Tibbits poudarja, da so znanstveniki v nanotehnologiji lahko programirali fizikalne in biološke materiale, da bi spremenili svoje oblike in lastnosti - na primer uporabo DNK za samonastavitev nanorobotov.
Priznava, da je to celo v človeškem merilu veliko zahtevnejše, zlasti v bolj tradicionalnih industrijah, kot je gradbeništvo. Toda Tibbits pravi, da se vsaj eno podjetje zanima, kako je mogoče 4D programiranje uporabiti za infrastrukturo. Po njegovem mnenju obstaja potencial pri uporabi materialov za samo sestavljanje v nesrečah ali ekstremnih okoljih, kjer običajna gradnja ni izvedljiva ali predraga. Na primer, vidi prihodnost za tisto, kar v vesolju imenuje "prilagodljiva infrastruktura".
Tibbits pravi, da njegov laboratorij tesno sodeluje s številnimi industrijskimi partnerji glede načinov, kako bi lahko vključili koncept 4D v svoja podjetja. Kar zadeva, kje na policah lahko vidimo izdelke za preoblikovanje, Tibbits predvideva inovacije v pohištvu ali športnih oblačilih. Ponuja primer superge, ki bi lahko spremenili obliko in delovanje kot odgovor na način njihove uporabe.
"Če začnem teči, " je rekel, "[superge] se morajo prilagoditi temu, da so tekaški copati. Če igram košarko, se prilagodijo tako, da bolj podpirajo moje gležnje. Če grem po travi, bi morali zrasti ali postati nepremočljiv, če je ni tako, da bi čevelj razumel, da igraš košarko, seveda pa lahko pove, kakšno energijo ali kakšno silo uporablja noga. Lahko bi se preoblikovala na podlagi pritiska. vlaga ali temperaturne spremembe. "
Večdimenzionalno razmišljanje
Tu je še nekaj zadnjih dogodkov v 3D in 4D tiskanju:
- Manevri vojske: Ameriška vojska je Univerzi Harvard, Univerzi v Pittsburghu in Univerzi v Illinoisu dodelila sredstva za raziskovanje načinov, kako bi vojska lahko uporabljala samo sestavljanje predmetov, kar je povečalo možnost zaklonišč ali mostov, ki se začnejo oblikovati.
- Nikomur ne povejte, da vam je šminka prišla takoj iz tiskalnika: harvardska študentka Grace Choi je ustvarila prototip za 3D tiskalnik z imenom "Mink", ki je zasnovan tako, da lahko uporabniki izberejo katero koli barvo, ki jo je mogoče zamisliti in nato dejansko izpišejo ličila v tem odtenku.
- Vse v dnevu: Na Kitajskem je inženirsko podjetje s pomočjo 3D-tiskalnikov za izdelavo 10 enonadstropnih hiš na dan. Tiskalniki, ki so bili široki 33 in visoki 22 čevljev, so za gradnjo sten za plastjo uporabljali mešanico cementa in gradbenih odpadkov.
Za več informacij o potencialu 4D tiskanja si oglejte ta video:
Ta članek je bil posodobljen, da odraža vpletenost Stratys in Autodesk Inc v raziskave 4D tiskanja.
