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Was ist 4D-Druck und seine 4. Dimension?

Was ist 4D-Druck und seine 4. Dimension?

In diesem Jahr wurde der 3D-Druck 30 Jahre alt und hat sich zu einer der am schnellsten wachsenden Technologien mit endlosen Möglichkeiten entwickelt. Der Preis für 3D-Druck ist unter 1.000 US-Dollar gefallen, und kürzlich hat ein chinesisches Unternehmen den weltweit ersten erschwinglichen persönlichen 3D-Scanner und -Drucker auf den Markt gebracht.

Was ist die 4th Dimension im 4D-Druck?

Jetzt arbeiten die Forscher an „intelligenten“ Materialien, die ihre Form selbst ändern können, und daher bewegt sich der 3D-Druck in die nächste Dimension, d. H. Den 4D-Druck (auch als adaptive additive Fertigung bekannt)..

4D-Druck ist ein kürzlich geprägter Begriff, der einem Objekt zugeschrieben werden kann, dessen Form sich im Laufe der Zeit ändert. Durch 4D-Druck werden Länge, Breite und Höhe der Objekte verlängert. Mit der Hinzufügung von Zeit (einem Reiz) erhalten Objekte adaptive und sich selbst entwickelnde Fähigkeiten.

Ein 3D-gedrucktes Objekt, das seine Form als Reaktion auf einen Reiz ändert, bei dem es sich im Grunde um 4D-Druck handelt

Obwohl dieses Konzept nicht neu ist, steigt das Interesse der Wissenschaftler an der Herstellung von 4D-Druckobjekten. Die Formgedächtnislegierung ist einst eine solche Technologie, bei der eine Temperaturänderung eine Formänderung stimuliert. Andere Verfahren umfassen die Verwendung von unter Druck stehenden Flüssigkeiten, elektroaktiven Polymeren, Chemikalien und die Reaktion von „intelligenten“ Materialien auf Licht.

Lesen Sie hier unsere spezielle Berichterstattung zum 3D-Druck und zu neuen Fortschritten: 3D Printing News von fossBytes.

Welche Forschung wird derzeit durchgeführt??

Kürzlich entwickelte das Designstudio für das Nervensystem in Massachusetts ein vollständig tragbares Kleid, das mithilfe der 4D-Drucktechnologie in einem Stück gedruckt wurde.

Ein vollständig tragbares Kleid, das mit der 4D-Drucktechnologie in einem Stück gedruckt wurde

Forscher am MIT, Autodesk und Stratasys arbeiten an geheimen Materialien, um neue und wirtschaftlich realisierbare 4D-Druckanwendungen zu entwickeln. Sie kombinieren verschiedene Arten von Polymeren und Fasern, die als Reaktion auf einen Reiz wie Hitze oder Wasser die Form ändern können. Skylar Tibbits vom Massachusetts Institute of Technology leitet diese Forschung zusammen mit Stratasys, einem Unternehmen für digitale Fertigung im 4D-Druck.

„Wir haben gefragt, ob wir Dinge drucken können, die ihre Form und Eigenschaften ändern, um sich präzise programmiert zu verhalten. Wir nennen es 4D, weil es Zeit hinzufügt (als vierte Dimension betrachtet), anstatt statische Objekte zu drucken “, sagte Tibbits.

Die Forscher haben zwei Materialien verwendet, um 3D-Druckobjekte mit adaptiven Eigenschaften zu erstellen. Eines ist ein wasserabsorbierendes Material, eine von Stratasys entwickelte Formel, die ein Geheimnis ist. Der andere ist ein steifer Kunststoff in einem starren Zustand. Sie haben aus dem wasserabsorbierenden Material ein quadratisches Gitter von 15 x 15 Zoll erstellt, das komplexe geometrische Strukturen erzeugen kann.

Shapeshifting: 3D-Drucksachen, die im Laufe der Zeit ihre Form ändern. Dan Raviv / Wissenschaftliche Berichte

Dr. Dan Raviv vom MIT Media Lab sagt: „Unser Ansatz war es, 3D-Strukturen mit Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zu drucken: eines, das starr blieb, und eines, das sich auf 200% seines ursprünglichen Volumens ausdehnte. Die expandierenden Materialien wurden strategisch auf der Hauptstruktur platziert, um Verbindungen zu erzeugen, die sich bei Aktivierung durch Wasser wie ein biegsamer Strohhalm dehnten und falteten und eine breite Palette von Formen bildeten. Beispielsweise wurde gezeigt, dass sich eine 3D-gedruckte Form, die den Initialen MIT ähnelt, zu einer anderen Formation entwickelt, die den Initialen SAL ähnelt. “

Was kommt als nächstes?

Es gibt eine breite Palette von Anwendungen und Produkten, die sich an Hitze oder Feuchtigkeit anpassen können, um die Funktionalität zu verbessern. Die Anwendungen umfassen Kleidung oder Schuhe, die ihre Form ändern, indem sie auf Änderungen in der Umgebung reagieren. Der 4D-Druck kann auch für vorprogrammierte selbstdeformierende Materialien im Gesundheitswesen verwendet werden, die in den menschlichen Körper implantiert werden können. Dr. Raviv sagt: „Für Dinge, die in den Körper gehen, wollen wir 10 bis 100 Mal kleiner werden. Bei Haushaltsgeräten wollen wir zehnmal größer werden. “

3D macht bereits jeden Tag Schlagzeilen und fügt die 4 hinzuth Die Dimension der Zeit kann in Zukunft zu erstaunlichen Ergebnissen führen.

Via: Der Artikel des Gesprächs von Dan Raviv, Postdoctoral Fellow am Massachusetts Institute of Technology


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