پرینت چهار بعدی؟ پل زدن تولید افزودنی با مواد هوشمند
در حالی که ما هنوز در تلاش برای درک امکانات و محدودیت های چاپ سه بعدی و تولید افزودنی هستیم، اصطلاح جدیدی برای واژگان ما پدیدار شده است. چاپ 4 بعدی چیزی نیست جز یک فناوری تولید دیجیتال – پرینت سه بعدی – که شامل یک بعد جدید است: زمانی. این بدان معنی است که مواد چاپ شده، پس از آماده شدن، به دلیل ویژگی های ذاتی خود که به محرک های محیطی پاسخ می دهند، می توانند به طور مستقل تغییر، تبدیل یا حرکت کنند.
این مفهوم توسط محققی به نام Skylar Tibbits که هماهنگ کننده آزمایشگاه خودمونتاژ موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با همکاری Stratasys و Autodesk است، رایج شد. این فناوری هنوز کاملاً جدید است، اما انتظار می رود در بسیاری از زمینه ها، از ساخت و ساز، زیرساخت، خودرو و هوانوردی و حتی برای مراقبت های بهداشتی، همراه با چاپ زیستی استفاده شود.
بیشتر بخوانید : طراحی پلان
چاپ 4 بعدی مستقیماً به مواد مورد استفاده برای ایجاد شی بستگی دارد. همانطور که محقق Anna Ploszajski در این سخنرانی نشان می دهد، مواد به اصطلاح هوشمند، جامداتی هستند که دارای خاصیتی هستند – شکل، ابعاد یا رنگ آنها – که در پاسخ به یک محرک خارجی مانند گرما، نور، رطوبت، فشار یا مغناطیس تغییر می کند. به دلیل خواص مواد داخلی آن ساده است. به گزارش آنا: دنیای مادی سه بعدی امروزی از مواد غیرفعال و بی جان مانند آجر، فولاد و شیشه ساخته شده است. ساختارهای چهار بعدی از مواد فعال، متحرک و به اصطلاح «هوشمند» ساخته شدهاند که بهطور مستقل حرکت میکنند – متورم شدن، کوچک شدن یا خم شدن در واکنش به یک محرک – همراه با مواد غیرفعال. این به آنها اجازه می دهد بدون رباتیک، الکترونیک یا موتور حرکت کنند و شکل خود را تغییر دهند.
او نمونه ای از مخروط کاج را به عنوان یک ماده هوشمند طبیعی ذکر می کند. نحوه عملکرد آن از طریق دو لایه الیاف سفت و سخت است که در جهات مختلف قرار دارند و اجازه باز یا بسته شدن مخروط را می دهند، به طوری که دانه ها تنها زمانی آزاد می شوند که زمان مناسب برای جوانه زنی در خاک (گرم و خشک) باشد. هنگامی که رطوبت زیاد است، مخروط بسته می ماند و از دانه ها محافظت می کند. این نمونه ای از چگونگی درک و تکرار فرآیندهای پیچیده طبیعت از سازگاری، انعطاف پذیری و کارایی چیزی است که مهندسان مواد را برمی انگیزد. همچنین نیروی محرکه بیومیمیکری است که در آن چاپ 4 بعدی می تواند بسیاری از ایده هایی را که فناوری هنوز به آن دست نیافته است، تحقق بخشد.
بیشتر بخوانید : طراحی ویلا
هدف اصلی پرینت 4 بعدی این است که بتوان مواد را برنامه ریزی کرد و آن را بر اساس پارامترهای محیطی واکنش نشان داد. اما این برای چه چیزی می تواند استفاده شود؟ در این گفتگو، Skylar Tibbits برخی از آزمایشهای در حال انجام را نشان میدهد که در آن اجسام، زمانی که گرم میشوند یا به نوعی تحریک میشوند، خم میشوند و حجمهای سه بعدی دیگری را به خود میگیرند. این محقق همچنین احتمالات مختلف دیگری را برای چاپ 4 بعدی، از جمله در زمینه زیرساخت، ذکر می کند: به عنوان مثال، یک لوله زهکشی که می تواند با جریان آب منقبض یا منبسط شود. یا یک سیستم فاضلاب که میتواند زبالهها را از طریق انقباضات و شل شدنهای مشابه با حرکات پریستالتیک روده حمل کند، که میتواند بر شیبهای زمین غلبه کند.
بیشتر بخوانید : طراحی اتاق کار یا دفتر کار
کاربردهای آینده ممکن است در ساخت و ساز و ساخت و یا صنایع مواد پیشرفته دیده شود که در آن قطعات می توانند بدون دخالت انسان از مواد خام به سازه های ساخته شده در محل نهایی تبدیل شوند. این واقعاً یک تغییر اساسی در درک ما از سازهها است که تا این مرحله ثابت و سفت و سخت (صنایع هوافضا، خودروسازی، ساختمان و غیره) باقی ماندهاند و به زودی برای عملکرد بر اساس تقاضا پویا، سازگار و قابل تنظیم خواهند بود. . چاپ 4 بعدی که توسط فناوری چند ماده ای تقویت شده است، احتمالاً توانایی ما را برای کنترل و برنامه ریزی دقیق مواد از ایده ایده گرفته تا چاپ دگرگونی های تغییر شکل را متحول می کند. (Skylar Tibbits | The Self-Assembly Lab، MIT)