Technologia druku 4D powoli zakorzenia się już w naszej świadomości. Wprawdzie nadal wydaje się być ona tylko „pieśnią dalekiej przyszłości” i kojarzona jest przede wszystkim z futurystycznymi samochodami koncepcyjnymi, największych światowych koncernów motoryzacyjnych, jednak już teraz naukowcy są w stanie pochwalić się rzeczywistymi osiągnięciami w tej materii. Swoje sukcesy zaprezentowali właśnie naukowcy z MIT oraz Singapurskiego Uniwersytetu Technologii i Designu (SUTD).
Kilkukrotnie poruszaliśmy już tematykę druku 4D. W skrócie więc można powiedzieć, że jest to tradycyjny druk 3D wzbogacony o możliwość transformacji (zmiany) danego obiektu pod wpływem jakiegoś bodźca zewnętrznego, którym może być na przykład temperatura lub woda.
To właśnie temperatura jest katalizatorem, który uaktywnia nowy materiał opracowany wspólnie przez wymienionych we wstępie naukowców. Pod wpływem jej zmiany tworzywo to może zachowywać dużą sztywność lub być elastyczne jak guma. Tego typu właściwości nie są niczym nadzwyczajnym, cała tajemnica nowego materiału polega na tym że po powrocie do „standardowych” warunków wydrukowany z niego model zawsze wraca do pierwotnego kształtu. Możemy na przykład rozciągnąć go, pozaginać lub zmiąć, a on i tak z powrotem osiągnie swój pierwotny kształt. Dzieje się to wszystko w ciągu kilku sekund.
Rozwiązanie takie może znaleźć bardzo szerokie zastosowanie. W medycynie można by na przykład tak „zaprogramować” wykonaną z tego materiału ampułkę, aby wprowadzona do organizmu, uwalniała dawkę lekarstwa, kiedy temperatura ciała pacjenta podwyższy się do stanu gorączkowego. Innym zastosowaniem mogą być specjalne siłowniki paneli słonecznych, które zawsze będą je obracać w kierunku, z którego padają promienie słoneczne.
Czas reakcji materiału na dany bodziec zależy od jego skali. Im mniejszy obiekt, tym krótszy czas reakcji. Dlatego właśnie kluczowym zadaniem zespołu badawczego było opracowanie „nowego” sposobu drukowania, czyli mikrostereolitografii, jest to technologia DLP przeskalowana do mniejszych rozmiarów i potrafiąca drukować w bardzo wysokiej rozdzielczości.
Kolejnym ważnym krokiem było opracowanie odpowiedniej mieszanki polimerowej, która wykazywała by pamięć kształtu. Osiągnięto to poprzez połączenie elastycznych polimerów długołańcuchowych z polimerami bardziej sztywnymi. Powstały materiał charakteryzuje się wymaganą sztywnością i można go w pewnym zakresie rozciągać oraz zginać bez obawy o pęknięcie. Powrót do stanu pierwotnego następuje po osiągnięciu określonej temperatury z zakresu 40-180°C.
Zaprezentowane przez naukowców próbne wydruki można rozciągać (bez zerwania) do ich trzykrotnej długości, a te w ciągu kilku sekund wracają do stanu pierwotnego. Najciekawszym przykładem prezentującym możliwości tworzywa jest jednak specjalny mini chwytak, który pod wpływem zwiększającej się temperatury zaciska swoje „pazury” i jest w stanie przenosić adekwatne do swoich rozmiarów przedmioty.
Kolejnym planem inżynierów z MIT oraz SUTD jest opracowanie nowych polimerów, które będą reagować na inne zakresy temperatur.
Źródło: www.3ders.org
