Ο νέος 4D εκτυπωτής μπορεί να αναμορφώσει τον κόσμο μας.
Οι επιστήμονες ανέφεραν ότι έχουν αναπτύξει έναν ισχυρό εκτυπωτή ο οποίος έχει την ικανότητα να προβεί στην αναδημιουργία δομών τα οποία έχουν φτιαχτεί με 3D εκτυπωτή. Επίσης, πρόσθεσαν ότι αυτή η μοναδική τεχνολογία θα μπορούσε να επιταχύνει τη χρήση της εκτύπωσης 4D στον κλάδο της αεροδιαστημικής, της ιατρικής και άλλων βιομηχανιών.
Οι ερευνητές θα παρουσιάσουν σήμερα το έργο τους στο 255th National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS).
O H. Jerry Qi δήλωσε: «Είμαστε πολύ κοντά στη δημιουργίαμιας νέας γενιάς συσκευών που θα μπορούσαν να διευρύνουν τις πρακτικές εφαρμογές που προκύπτουν από την 3D και 4D εκτύπωση. Ο πρωτότυπος εκτυπωτής μας ενσωματώνει πολλά χαρακτηριστικά που φαίνεται ότι απλοποιεί και επιταχύνει τις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται στην παραδοσιακή εκτύπωση 3D. Ως αποτέλεσμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια ποικιλία υλικών για τη δημιουργία σκληρών και μαλακών εξαρτημάτων ταυτόχρονα, ενσωματώνοντας αγώγιμες καλωδιώσεις απευθείας σε δομές που αλλάζουν σχήμα».
Η 4D εκτύπωση είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία που επιτρέπει στα εκτυπωμένα 3D εξαρτήματα να αλλάζουν το σχήμα τους μετά από έκθεση σε θερμότητα, φωτισμό, υγρασία και άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Ωστόσο, η 4D εκτύπωση παραμένει μία τεράστια πρόκληση, εν μέρει επειδή απαιτεί συχνά σύνθετα και χρονοβόρα βήματα μετά την επεξεργασία για το μηχανικό προγραμματισμό κάθε εξαρτήματος. Επιπλέον, πολλοί εμπορικοί εκτυπωτές μπορούν να εκτυπώσουν 4D δομές που αποτελούνται μόνο από ένα υλικό.
Πέρυσι, ο Qi και οι συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας (των ΗΠΑ), σε συνεργασία με επιστήμονες του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας και Σχεδιασμού της Σιγκαπούρης, χρησιμοποίησαν ένα σύνθετο υλικό που αποτελούνταν από ακρυλικό και εποξειδικό, μαζί με έναν εμπορικό εκτυπωτή και μια πηγή θερμότητας για τη δημιουργία 4D αντικειμένων, όπως ένα λουλούδι που μπορεί να κλείσει τα πέταλά του ή ένα αστέρι που μεταμορφώνεται σε μία μπάλα. Αυτά τα αντικείμενα είχαν τη δυνατότητα να μετατρέψουν το σχήμα τους κατά 90% ταχύτερα από τι είθισται να γίνεται στα φυσιολογικά αντικείμενα,
Βασιζόμενοι σε αυτό το έργο, οι ερευνητές επεδίωξαν να αναπτύξουν έναν εκτυπωτή all-in-one για να αντιμετωπίσουν κι άλλες προκλήσεις που υπάρχουν στη 4D εκτύπωση, ούτως ώστε να δοκιμάσουν τη συγκεκριμένη τεχνολογία στην πρακτική εφαρμογή του πράγματος.
Το συγκεκριμένο μηχάνημασυνδυάζει τέσσερις διαφορετικές τεχνικές εκτύπωσης, συμπεριλαμβανομένου του aerosol, του inkjet, του direct ink write και του fused deposition modeling.
Επίσης αυτό το μηχάνημα μπορεί να χειριστεί ένα πλήθος από άκαμπτα και ελαστικά υλικά όπως υδρογέλες, αγώγιμες μελάνες με βάση τα νανοσωματίδια αργύρου, ελαστομερή υγρών κρυστάλλων και τα SMP (Τεχνικά υλικά με μνήμη).
Τα SMP, τα οποία είναι από τα πιο συνηθισμένα υλικά που χρησιμοποιούνται στην 4D εκτύπωση, μπορούν να προγραμματιστούν για να θυμούνται ένα σχήμα και στη συνέχεια να μετασχηματίζονται σε αυτό όταν θερμαίνονται. Με αυτή τη νέα τεχνολογία, οι ερευνητές μπορούν να εκτυπώσουν υψηλής ποιότητας SMP που μπορούν να κάνουν πιο περίπλοκες αλλαγές σχήματος από ό, τι στο παρελθόν, ανοίγοντας την πόρτα για μια πληθώρα λειτουργικών εφαρμογών και σχεδίων 4D.
Ο νέος εκτυπωτής μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτρικές καλωδιώσεις που μπορούν να εκτυπωθούν απευθείας σε κεραία, αισθητήρα ή άλλη ηλεκτρική συσκευή. Η διαδικασία βασίζεται σε μια μέθοδο τύπου direct-ink-write για την παραγωγή μιας μελάνης νανοσωματιδίων. Έπειτα μια μονάδα φωτονικής σκλήρυνσης στεγνώνει και συγχωνεύει τα νανοσωματίδια ώστε να σχηματίσουν το αγώγιμο σύρμα. Στη συνέχεια, το δοχείο μελάνης του εκτυπωτή δημιουργεί την πλαστική επίστρωση που καλύπτει το καλώδιο.
Επί του παρόντος, η ομάδα του Qi συνεργάζεται επίσης και με την παιδιατρική κλινική της Ατλάντα για να καθορίσει εάν αυτή η νέα τεχνολογία θα μπορούσε να εκτυπώσει προσθετικά χέρια για παιδιά που γεννήθηκαν χωρίς άκρα.
