Wielomateriałowy druk 4D pod lupą naukowców z Uniwersytetu Harvarda

Mimo, że materiały z pamięcią kształtu znane są już od wielu lat naukowcy nadal szukają miejsca na rozwój istniejących już rozwiązań. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda przedstawili wyniki swojej pracy nad wielomateriałowym drukiem przestrzennym struktur w formie siatek, które pod wpływem słonego środowiska zmieniają swój kształt. Rezultaty udało im się zaprezentować na niecodziennym przykładzie.

Dość dużym ograniczeniem „czterowymiarowych” wydruków była charakterystyka ich zginania. Większość modeli z pamięcią kształtu pod wpływem czynnika aktywizującego zgina się wyraźnie, pod mocnym kątem. Naukowcom z Harvardu udało się uzyskać zupełnie nowy efekt, czyli tworzenie płynnie zakrzywionych kształtów, wykorzystując w tym celu metodę wielomateriałowego druku 4D.

Na potrzeby swoich badań naukowcy wydrukowali strukturę siatki, która pod wpływem słonego środowiska zmienia swój kształt, nabierając… rysów ludzkiej twarzy, pełnej gładkich krzywizn. Co ciekawe, twarz wykorzystana do celów eksperymentalnych to podobizna Carla Friedricha Gaussa, XIX-wiecznego matematyka.

Jak udało im się osiągnąć taki efekt? W swoim eksperymencie naukowcy zdecydowali się na druk płaskiej struktury z atramentu składającego się z czterech różnych elastomerów. Każdy z nich reagował na słone środowisko w inny sposób, co sprytnie zostało wykorzystane do tworzenia delikatnych, obłych krzywizn.

Nie bez znaczenia był tu również etap projektowania – to dzięki precyzyjnym obliczeniom udało się zaplanować miejsca i wysokości nakładania kolejnych materiałów, co zaowocowało modelem o zagięciach pod określonym kątem. Jak mówi koordynator projektu, zespół swoim projektem przesuwa dotąd znane granice druku 4D, pozwalając na wykorzystanie nowej metody w szeregu potencjalnych aplikacji – inteligentnej odzieży, miękkiej robotyce czy inżynierii tkankowej.

Dociekliwi szczegóły projektu znajdą w artykule źródłowym „Shape-shifting structured lattices via multimaterial 4D printing” opublikowanym w czasopiśmie naukowym Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Źródło: 3dprintingindustry.com