Czwarty wymiar drukowania

Drukowanie w trójwymiarze podbiło rynek, stało się niezbędnym narzędziem działalności wielu firm typu start-up, by móc szybko i niewielkim kosztem prototypować czy sprawdzać różne warianty innowacyjnych pomysłów. Trójwymiarowe struktury przydatne są także w projektowaniu protez, implantów narządów czy podczas nietypowych operacji medycznych.

Jednak w niektórych przypadkach trzy wymiary to za mało. Dlatego od niedawna możliwe jest także drukowanie 4D, gdzie czwartym wymiarem jest czas. Na bazie inteligentnych materiałów można wytworzyć obiekt, który będzie zmieniał swoje położenie lub strukturę pod wpływem czynników środowiskowych, takich jak temperatura, woda, zmiana pH czy pole elektromagnetyczne.

Jak to działa? Trójwymiarowy model wydrukowany z kompozytów polimerowych może reagować na dany bodziec otoczenia w ściśle zaprojektowany sposób. Drukujemy nie konkretny przedmiot w docelowej formie, ale połączone ze sobą jego elementy składowe. W ten sposób oszczędzamy przestrzeń druku. Następnie gotowy wydruk pośredni umieszczamy na przykład w naczyniu z wodą i pozwalamy działać czwartemu wymiarowi – czasowi. Dopiero woda, oddziałując na miejsca zagięć, powoduje złożenie elementów składowych w docelową konstrukcję.

Wyjaśnienie czwartego wymiaru przy pomocy ikon

Druk 4D ma szerokie możliwości zastosowania. Może być na przykład wykorzystywany do projektowania instalacji kanalizacyjnych – rura dostosuje swoją średnicę do ilości przepływającej wody – bez konieczności zastosowania pomp i zaworów. Także budownictwo kosmiczne i eksploracja kosmosu mogą rozwinąć się dzięki projektom 4D, pozwalając na budowanie w miejscach trudno dostępnych dla człowieka. A hydrożelowy obiekt o średnicy ludzkiego włosa, który zmienia swój kształt pod wpływem zmiany temperatury? W inżynierii tkankowej oraz transplantologii jest już to możliwe.

Druk 4D to rewolucja w technologii materiałów w skali mikro i nano. Wiemy o tym w Centrum Nauki i Techniki EC1, gdzie mamy zarówno ścieżkę tematyczną Mikroświat, jak i NANOLABORATORIUM pokazujące, jak niesamowita może być współpraca szeroko pojętej inżynierii oraz nauk przyrodniczych.

Ewelina Niedzielska