drukarka 4d
Pomimo tego, że druk 3D wciąż uważany jest za nową technologię, programiści z Uniwersytetu Harvarda udowodnili, że postęp szybko rośnie. Zespół naukowców wziął za podstawę drukarkę 3D i dodał czwarty wymiar.
Treść artykułu
Drukarka 4D: co to jest
Przez „drukarkę 4D” rozumiemy nie wykorzystywanie 3 wymiarów (X, Y, Z) do drukowania rzeczywistych obiektów, ale także wykorzystanie czwartego wymiaru – czasu (T).
Jeśli do drukowanych obiektów dodamy specjalne materiały, które potrafią reagować na czynniki zewnętrzne – na przykład zimno, wodę – wówczas obiekty te mogą z biegiem czasu poruszać się i zmieniać kształt, niczym ludzkie mięśnie.
Jak działa drukarka 4D?
Druk 4D to najnowsza technologia oparta na druku 3D. Ulepszenie polega na dodaniu podczas druku warstwy pośredniej z „inteligentnego” materiału, który jest w stanie wchłonąć wilgoć.
W tym przypadku wilgoć stanowi źródło energii umożliwiającej zwiększenie objętości materiału po wydrukowaniu na drukarce 3D. Główny przedmiot jest najpierw obrabiany przez drukarkę, a następnie za pomocą wody zmienia się i otrzymuje wymagany kształt.
Odniesienie! Dzięki tym innowacjom możliwe jest wydrukowanie dowolnego przedmiotu w dość krótkim czasie. To „Czas” jest czwartym wymiarem.
Co można wydrukować na drukarce 4D
Laboratorium Harvardu wydrukowało wiele różnych obiektów, które są w stanie przyjąć pożądany kształt lub samoistnie się złożyć. Naukowcy zademonstrowali samozawiązujące się sznurowadła i samorozkładające się meble. Nową technologię wykorzystuje się także do innych celów.
Ochrona satelitów kosmicznych
Za pomocą drukarki 4D naukowcy z NASA stworzyli specjalną metalową tkaninę, która chroni satelity przed uszkodzeniami, a także jest potrzebna do produkcji elastycznych anten.
Jest to rodzaj „kolczugi” wykonanej ze srebra z dodatkiem innych metali. Tkaninę można ściskać, rozciągać i składać. Pomimo swojej elastyczności materiał jest bardzo trudny do rozdarcia. Planuje się, że w przyszłości tą tkaniną będą owijane satelity przed wejściem na orbitę, a skafandry i stacje kosmiczne będą osłonięte tym materiałem.
Technologia wojskowa
Druk 4D znajdzie zastosowanie w branży chemicznej oraz w badaniach materiałoznawstwa dla przemysłu obronnego. Drukarka 4D umożliwia drukowanie nowych czujników biochemicznych, materiałów i komponentów do chipów.
Odniesienie! Obecnie postęp hamuje brak niedrogich urządzeń, które potrafią wytwarzać wydruki obiektów w wysokiej rozdzielczości (około 1000 razy cieńszej od ludzkiego włosa).
Zastosowanie w medycynie
Chirurdzy z Shaanxi (Chiny) z sukcesem przeprowadzili skomplikowaną operację tchawicy przy użyciu technologii druku 4D. Zainstalowano pacjentowi stent dotchawiczy, który pozwolił mu utrzymać drożność narządów oddechowych. Do produkcji stentu wykorzystano materiał biologiczny polikaprolakton, który z czasem ulega rozpuszczeniu – degradacja w organizmie człowieka następuje w ciągu trzech lat.Chirurdzy obliczyli wcześniej czas rozpuszczania wydrukowanego stentu, dzięki czemu pacjent nie będzie musiał poddawać się specjalnej operacji usuwania.
Mniej więcej podobny incydent miał miejsce w Ameryce. Garrett Peterson urodził się z rozmiękaniem oskrzeli, chorobą, w której stawy są bardzo miękkie.
Całkiem możliwe, że nowe biomateriały wydrukowane na drukarce 4D już wkrótce wyjdą daleko poza patologie układu oddechowego. Prowadzone są już badania w zakresie rekonstrukcji twarzy.
Generalnie wielu naukowców zajmujących się drukiem 4D przewiduje szybki wzrost obiektów i biomateriałów przy zastosowaniu nowoczesnej metody druku w ciągu 5-6 lat
