În aceste zile, imprimarea 3D pare să fie nucleul majorității noilor proiecte de cercetare, fie că este vorba de dezvoltarea unor modalități de a tipări mese întregi sau de a recrea caracteristici faciale pentru a repara fața unui pacient.
Dar Skylar Tibbits vrea să susțină antecedentele: El speră că tipărirea 4D va fi lucrul viitorului nu atât de îndepărtat.
Numele pentru conceptul său, Tibbits recunoaște, a fost un pic ușor la început. La Institutul de Tehnologie din Massachusetts, Tibbits și cercetătorii de la firmele Stratasys și Autodesk Inc au încercat să prezinte o modalitate de a descrie obiectele pe care le creau pe imprimantele 3D - obiecte care nu numai că puteau fi tipărite, ci și datorită codului geometric, ar putea, de asemenea, să schimbe mai târziu forma și să se transforme pe cont propriu.
Numele s-a blocat și acum procesul pe care l-au dezvoltat - care transformă codul în „obiecte inteligente” care se pot asambla sau schimba forma atunci când se confruntă cu o schimbare în mediul său - ar putea foarte bine să apară într-o serie de industrii, de la construcție la uzura sportiva.
„În mod normal, tipărim lucrurile și credem că sunt gata”, spune Tibbits. „Că rezultatul final și apoi le asamblăm. Dar dorim ca aceștia să poată transforma și schimba forma în timp. Și vrem să se adune. "
Tibbits, un om de cercetare de la MIT, a fost dat anul trecut pentru a stabili ceea ce este cunoscut sub numele de Laborator de auto-asamblare a universității. Provocarea a fost să vadă cum cercetătorii inteligenți ar putea face un obiect fără a se baza pe senzori sau cipuri; cât de fluide ar putea face ceva fără fire sau motoare.
După cum ar avea norocul, atunci când Tibbits a împărtășit această dilemă cu cunoscuții de la Stratasys, o firmă lider de imprimare 3D, ei i-au spus că compania a dezvoltat un material de imprimare care se extinde cu 150 la sută atunci când este plasat în apă. Suna promițător. Dar adevărata întrebare a fost cum să aducem precizie la această transformare, astfel încât un obiect să se poată derula, să se curbeze și să formeze unghiuri specifice în loc să se umfle doar ca un burete umflat.
Răspunsul lui Tibbits: Geometria.
Cu o imprimantă 3D, un operator conectează un model virtual pentru un obiect, pe care imprimanta îl folosește pentru a construi produsul final strat după strat. Pentru a face ceva „4D”, totuși, Tibbits alimentează imprimanta un cod geometric precis bazat pe unghiurile și dimensiunile proprii ale obiectului, dar și măsurători care dictează modul în care ar trebui să își schimbe forma atunci când se confruntă cu forțe exterioare, cum ar fi apa, mișcarea sau o schimbare a temperaturii. .
Pe scurt, codul stabilește direcția, numărul de ori și unghiurile la care un material se poate îndoi și curba. Atunci când acel obiect se confruntă cu o schimbare a mediului, poate fi stimulat să își schimbe forma. Conductele, de exemplu, ar putea fi programate să se extindă sau să se micșoreze pentru a ajuta mișcarea apei; cărămizile s-ar putea deplasa pentru a acoperi mai mult sau mai puțin stres pe un perete dat.
Tibbits a demonstrat conceptul de tipărire 4D la o discuție TED anul trecut, timp în care a arătat cum o singură șuviță de material tipărit ar putea fi programată să se plieze, singură, în cuvântul „MIT”.
(Vezi mai jos un videoclip al acelei demo)
Formele lucrurilor care vor urma
La valoarea nominală, este un concept care este foarte fain. Dar când ne putem aștepta să vedem aceste tipuri de transformări în lumea reală?
În unele cazuri, acestea se întâmplă deja. Tibbits subliniază că, în nanotehnologie, oamenii de știință au fost capabili să programeze materiale fizice și biologice pentru a-și schimba formele și proprietățile - cum ar fi utilizarea ADN-ului pentru a-și asambla nanorobotii.
A face acest lucru la scară umană, recunoaște el, este mult mai dificil, în special în industrii mai tradiționale, cum ar fi construcția. Dar Tibbits spune că cel puțin o companie este interesată vede cum programarea 4D poate fi aplicată infrastructurii. Spune el, este posibil să folosească materiale de auto-asamblare în zone cu dezastre sau în medii extreme unde construcția convențională nu este realizabilă sau prea scumpă. De exemplu, el vede un viitor pentru ceea ce el numește „infrastructură adaptativă” în spațiu.
Tibbits afirmă că laboratorul său lucrează îndeaproape cu o serie de parteneri din industrie pentru modalități prin care ar putea încorpora conceptul 4D în afacerile lor. În ceea ce privește locul în care am putea vedea transformarea produselor pe rafturi, Tibbits are în vedere inovația în mobilier sau îmbrăcăminte sportivă. El oferă exemplul de adidași care ar putea schimba forma și funcția ca răspuns la modul în care sunt folosite.
„Dacă încep să alerg, ” a spus el, „[adidașii] ar trebui să se adapteze la a fi pantofi de alergare. Dacă joc baschet, ei se adaptează mai mult pentru a-mi susține gleznele. Dacă merg pe iarbă, ar trebui să crească șireturi sau să devină impermeabile dacă este nu plouă. Nu este ca și cum pantoful ar înțelege că joci baschet, desigur, dar poate spune ce tip de energie sau ce tip de forțe se aplică de piciorul tău. S-ar putea transforma pe baza presiunii. Sau ar putea fi umiditatea sau schimbarea temperaturii. "
Gândire multidimensională
Iată câteva alte noutăți recente în 3D și 4D:
- Manevrele armatei: Armata SUA a acordat o subvenție Universității Harvard, Universității din Pittsburgh și Universității din Illinois pentru a explora modalitățile în care armata ar putea folosi obiecte de auto-asamblare, ridicând posibilitatea unor adăposturi sau poduri care se ridică în formă.
- Pur și simplu nu spuneți nimănui că machiajul dvs. a venit imediat de pe imprimantă: studentul Harvard, Grace Choi, a creat un prototip pentru o imprimantă 3D numită „Mink”, care este conceput pentru a permite utilizatorilor să aleagă orice culoare imaginabilă și apoi să imprime efectiv machiajul în nuanța respectivă.
- Toate într-o zi de muncă: în China, o companie de inginerie a folosit imprimante 3D pentru a construi 10 case cu un etaj într-o zi. Imprimantele, care aveau 33 de metri lățime și 22 de înălțime, au folosit un amestec de ciment și deșeuri de construcții pentru a construi pereții strat după strat.
Și pentru mai multe despre potențialul imprimării 4D, consultați acest videoclip:
Acest articol a fost actualizat pentru a reflecta implicarea lui Stratys și Autodesk Inc în cercetarea de tipărire 4D.
