4d printer

Hoolimata asjaolust, et 3D-printimist peetakse endiselt uueks tehnoloogiaks, on Harvardi ülikooli arendajad tõestanud, et edusammud arenevad kiiresti. Teadlaste meeskond võttis aluseks 3D-printeri ja lisas neljanda mõõtme.

4D-printer: mis see on

“4D printeri” all peame silmas mitte 3 dimensiooni (X, Y, Z) kasutamist reaalsete objektide printimiseks, vaid ka neljanda dimensiooni – aja (T) kasutamist.

Kui lisate prinditud objektidele spetsiaalseid materjale, mis reageerivad välistele teguritele (nt külm, vesi), võivad need objektid liikuda ja aja jooksul kuju muuta, nagu inimese lihased.

Kuidas 4D-printer töötab?

4D-printimine on uusim tehnoloogia, mis põhineb 3D-printimisel. Täiendus seisneb trükkimise ajal “targa” materjali vahekihi lisamises, mis on võimeline niiskust imama.

Sellisel juhul on niiskus pärast 3D-printeriga printimist materjali mahu suurendamiseks energiaallikaks. Põhiobjekti töötleb esmalt printer ning seejärel muutub see vee abil ja saab vajaliku kuju.

Viide! Need uuendused võimaldavad trükkida mis tahes eseme üsna lühikese ajaga. See on “Aeg”, mis on neljas mõõde.

Mida saab printida 4D-printeriga

Harvardi laboris on trükitud palju erinevaid objekte, mis on võimelised võtma soovitud kuju või ise kokku panema. Teadlased on demonstreerinud isesiduvaid kingapaelu ja lahtikäivat mööblit. Uut tehnoloogiat kasutatakse ka muudel eesmärkidel.

Kosmosesatelliitide kaitse

NASA teadlased on 4D-printeri abil valmistanud spetsiaalse metallkanga, mis kaitseb satelliite kahjustuste eest ja on vajalik ka elastsete antennide valmistamiseks.

See on omamoodi hõbedast "kettpost", millele on lisatud mõnda muud metalli. Kangast saab kokku suruda, venitada ja voltida. Vaatamata oma elastsusele on materjali väga raske rebida. Kavas on, et tulevikus mähitakse satelliidid enne orbiidile minekut selle kangaga või varjestatakse materjali abil skafandreid ja kosmosejaamu.

Sõjaline tehnoloogia

4D-printimist hakatakse kasutama keemiavaldkonnas ja kaitsetööstuse materjaliteaduse uurimisel. 4D-printer võimaldab printida kiipide jaoks uusi biokeemilisi andureid, materjale ja komponente.

Viide! Praegu takistab edusamme odavate seadmete puudumine, mis suudaksid toota objektidest kõrge eraldusvõimega väljatrükke (ligikaudu 1000 korda õhemad kui juuksekarvad).

Kasutamine meditsiinis

Shaanxi (Hiina) kirurgid viisid edukalt läbi keerulise hingetoru operatsiooni, kasutades 4D-printimise tehnoloogiat. Nad paigaldasid patsiendile hingetoru stendi, mis võimaldas tal hoida hingamiselundeid lahti. Stendi valmistamiseks kasutati bioloogilist materjali polükaprolaktooni, mis aja jooksul lahustub – lagunemine inimkehas toimub kolme aasta jooksul.Kirurgid on eelnevalt välja arvutanud trükitud stendi lahustumisaja ja patsiendil ei ole vaja spetsiaalset eemaldamisoperatsiooni teha.

Umbes sarnane juhtum leidis aset Ameerikas. Garrett Peterson sündis bronhomalaatsiaga, haigusseisundiga, mille korral liigesed on väga pehmed.

On täiesti võimalik, et uued 4D-printerile prinditud biomaterjalid ulatuvad peagi kaugele kaugemale kui hingamisteede patoloogiad. Näo taastamise osas tehakse juba uuringuid.

Üldiselt ennustavad paljud 4D-printimise alal töötavad teadlased kaasaegset printimismeetodit kasutades objektide ja biomaterjalide kiiret kasvu 5-6 aasta jooksul.