Grupa doktora Qi z Georgia Institute of Technology, która skupia się m.in. na obszarze druku 3D nazywanym drukiem 4D, opracowała autorską wielomateriałową drukarkę. Nowe urządzenie drukuje z polimerów wykazujących pamięć kształtu (wykorzystywanych do druku 4D), ale nie tylko – korzysta z czterech różnych technologii wytwarzania przyrostowego. Naukowcy planują już dalszy rozwój i wyposażenie prototypu w jeszcze więcej głowic drukujących, a także wykorzystanie drukarki do produkcji protez.
Druk 4D polega na wykorzystaniu technologii przyrostowych do wytwarzania elementów, które po wydruku i po zaaplikowaniu odpowiedniego bodźca (temperatury, zanurzenia w cieczy itp.) mogą zmieniać kształt. Nazwa 4D stosowana jest chyba nieco na wyrost, co nie zmienia faktu, że sama stojąca za nią idea prowadzi do ciekawych odkryć. Na razie posiadają one głównie walory wizualne, ale druk 4D ma potencjalne zastosowanie w technologii medycznej czy w konstruowaniu urządzeń elektronicznych o wymyślnym kształcie.
Druk 3D okazał się idealną techniką do produkcji obiektów zmieniających kształt zgodnie z zadanym „programem” – pozwala na niezbędne do tego precyzyjne rozmieszczenie materiału w przestrzeni i na tworzenie elementów o właściwościach mechanicznych zmieniających się w sposób ciągły.
Laboratorium Mechaniki Aktywnych Miękkich Materiałów i Druku 3D (Laboratory for Mechanics of Soft Active Materials and 3D Printing), na czele którego stoi dr H. Jerry Qi, zajmuje się drukiem 4D przynajmniej od roku. Opracowali technikę wytwarzania elementów z materiałów kompozytowych o różnych właściwościach mechanicznych. Do zrealizowanych ich techniką wydruków wprowadzić można „wbudowane” naprężenia wewnętrze, które powodują zmianę kształtu elementu po ogrzaniu.
W celu zademonstrowania praktycznego znaczenia druku 4D zaprojektowali zaprezentowaną niedawno drukarkę, która może drukować materiałami z pamięcią kształtu, ale także hydrożelami czy zawiesiną nanocząstek srebra (która z czasem wysycha, a nanocząstki łączą się tworząc obwód elektryczny). Drukarka może pracować w czterech różnych technologiach: FDM, druku atramentowego, DIW (Direct Ink Writing) oraz druku strumieniem aerozolu. Wyposażono ją też w projektor, który może dodatkowo selektywnie utwardzać wybrane obszary wydruku.
Wiele wskazuje na to, że nowa drukarka, która została bardzo pozytywnie odebrana podczas konferencji American Chemical Society, faktycznie pomoże awansować drukowi 4D z rangi ciekawostki naukowej do praktycznego wynalazku. O znaczeniu projektu świadczy choćby fakt, że prace finansowane były m.in. przez US Air Force. Najbliższe plany dra Qi zakładają wykorzystanie urządzenia do tworzenia protez dla dzieci urodzonych ze niekształconymi ramionami (we współpracy ze szpitalem z Atlanty), ale też dalszy rozwój drukarki i wzbogacenie jej o kolejne głowice.
źródła: www.acs.org, interestingengineering.com
