Czwarty wymiar druku 3D

Druk 2D? Nuda. Druk 3D? Powoli robi się oklepany. Czy w takim razie przyszłość należy do druku 4D? Jak długo sfera marzeń sporej rzeszy światowych naukowców pozostanie tylko teoretycznymi rozważaniami? Jaki dystans dzieli nas od wejścia w czwarty wymiar?

Schodząc na ziemię, bo trochę mnie we wstępnie poniosło, druk 4D nie ma nic wspólnego z tajemniczym czwartym wymiarem. Ten, nadal jest przez naukowców poszukiwany. Przynajmniej… tak mi się wydaje. Czym zatem jest druk 4D? Jest to odmiana druku 3D, ale wydruk potrafi na przykład zmienić kształt pod wpływem jakiegoś bodźca zewnętrznego. Tym zapalnikiem może być woda, temperatura, ruch lub np. ładunek elektryczny.

Wyobraźmy sobie na przykład drukowane w 3D pudełko, które po wypakowaniu z niego towaru, pod wpływem jakiegoś określonego „katalizatora” potrafi samo się złożyć. Przykład nieco prozaiczny, ale mogący uzmysłowić zasadność takiego zastosowania dla potrzeb chociażby biznesu. Załóżmy, że pudełka takie wykorzystuje pewna hurtownia, dla której po wypakowaniu towaru, składowanie kartonów stanowi nie lada problem. Pudełka 4D składają się same i mogą być łatwo przechowywane oraz przede wszystkim wykorzystywane wielokrotnie.

Innym przykładem może być zastosowanie tej technologii w motoryzacji. Wyobraźmy sobie nadwozie pojazdu, które zmienia swój kształt, aby stać się bardziej opływowe – lepszy przepływ powietrza, poprawia warunki aerodynamiczne i zmniejsza spalanie. Brzmi jak science fiction? I słusznie, bo nim jest. Przynajmniej na razie.

Wspominałem wcześniej, że aby zaszła „reakcja zmieniająca” potrzebujemy jakiegoś zapalnika, który ją zapoczątkuje. Aby taki wyzwalacz zadziałał materiały z których jest zbudowany muszą reagować na konkretny składnik. Dzięki temu obiekty 4D możemy uznać, w pewnym sensie, za „programowalne”, ponieważ możemy je „odpalać” świadomie, stosując określony starter.

Obecnie kilka poważnych ośrodków naukowych pracuje nad rozwojem tej technologii. Self-Assembly Lab, wspierane przez MIT, opracowuje system komputerowy pozwalający na określanie możliwości zmiany geometrii drukowanych w 3D obiektów, o czym Paweł wspominał już w 2013 roku.

Harwardzki Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering opracował specjalny tusz hydrożelowy, który potrafi zmieniać kształt, pod wpływem „pobudzania” go przy pomocy wody. Tworzy on w ten sposób struktury podobne do struktur znajdujących się w kwiatach, które w zależności od czynników zewnętrznych, mogą przybierać różne kształty.

Z kolei naukowcy z Uniwersytetu z Wollongong w Australii opracowali projekt drukowanego w 4D zaworu wody, który zamyka się pod wpływem ciepłej wody, a otwiera ponownie, kiedy ciecz się ochłodzi. To rozwiązanie również powstało w oparciu o specjalny tusz hydrożelowy.

Druk 4D jest raczkującą dziedziną nauki, jednak istnieje kilka zdeterminowanych grup naukowców, którzy wierzą, że w niedalekiej przyszłości, praktyczne jego wykorzystanie może stać się rzeczywistością i jedną z najszybciej rozwijających się technologii. W sferze planów, istnieje kilka naprawdę interesujących, potencjalnych możliwości jego zastosowań. Kto wie, może już za kilka lat powstanie nowa odsłona naszego portalu – „Centrum Druku 4D”?

Tekst na licencji Creative Commons Attribution 4.0 International
Źródło: www.all3dp.com