Čini se da je 3D ispis ovih dana u središtu većine novih istraživačkih poduhvata, bilo da je u pitanju način ispisivanja cjelovitih obroka ili rekreiranje crta lica za popravak pacijentovog lica.
Ali Skylar Tibbits želi povećati "ante": Nada se da će 4D ispis biti stvar ne tako daleke budućnosti.
Naziv njegovog koncepta, priznaje Tibbits, u početku je bio malo lagan. Na Tehnološkom institutu u Massachusettsu, Tibbits i istraživači iz tvrtke Stratasys i Autodesk Inc pokušali su smisliti način opisivanja predmeta koje su stvorili na 3D pisačima - objekata koji se ne samo mogu ispisati, već zahvaljujući geometrijskom kodu, kasnije mogu i sami mijenjati oblik i transformirati se.
Naziv se zaglavio i sada je postupak koji su razvili - koji pretvara kôd u "pametne objekte" koji se mogu samostalno sastaviti ili promijeniti oblik ako se suoče s promjenama u svom okruženju - mogao bi se pojaviti u mnogim industrijama, od građevine do atletsko trošenje.
"Obično ispisujemo stvari i mislimo da su gotove", kaže Tibbits. "To je krajnji ishod i onda ih sastavljamo. Ali želimo da oni mogu s vremenom transformirati i mijenjati oblik. I želimo da se okupe. "
Tibbits, znanstvenik na MIT-u, dobio je napredak prošle godine kako bi utvrdio ono što je poznato kao sveučilišni laboratorij za samo-okupljanje. Izazov je bio vidjeti kako pametni istraživači mogu napraviti predmet bez oslanjanja na senzore ili čipove; kako fluidno mogu napraviti nešto bez žica ili motora.
Kako bi sreća imala, kada je Tibbits ovu dilemu podijelio sa poznanicima iz Stratasysa, vodeće tvrtke za 3D tisak, rekli su mu da je tvrtka razvila tiskarski materijal koji se širi za 150 posto kada se stavi u vodu. Zvučalo je obećavajuće. Ali pravo je pitanje bilo kako precizirati tu transformaciju kako bi se predmet mogao razviti, uviti i stvoriti određene kutove, umjesto da se samo bubri poput naduvane spužve.
Odgovor tibita: Geometrija.
S 3D pisačem, operater ubacuje virtualni nacrt za objekt pomoću kojeg pisač konstruira završni sloj proizvoda po sloj. Kako bi napravili nešto "4D", Tibbits dostavlja pisaču precizan geometrijski kod temeljen na vlastitim uglovima i dimenzijama objekta, ali i mjerenjima koja diktiraju kako treba mijenjati oblik kada se suočavaju s vanjskim silama kao što su voda, kretanje ili promjena temperature,
Ukratko, kôd postavlja smjer, broj puta i kutove pod kojima se materijal može savijati i savijati. Kada se taj objekt suoči s promjenom okoliša, on se može potaknuti na promjenu oblika. Na primjer, cijevi bi se mogle programirati tako da se prošire ili skupljaju kako bi pomogle pomicanju vode; cigle bi se mogle premjestiti kako bi se prilagodio više ili manje naprezanja određenog zida.
Tibbits je demonstrirao koncept 4D ispisa na TED razgovoru prošle godine, tijekom kojeg je pokazao kako se jedan niz tiskanog materijala može programirati da se sam preklopi u riječ MIT.
(Pogledajte videozapis tog demo dolje)
Oblici stvari koje dolaze
Po nominalnoj vrijednosti, to je vrlo cool koncept. Ali kada možemo očekivati da ćemo takve transformacije vidjeti u stvarnom svijetu?
U nekim se slučajevima to već događaju. Tibbits ističe da su u nanotehnologiji znanstvenici mogli programirati fizičke i biološke materijale za promjenu oblika i svojstava - poput korištenja DNK za samostalno sastavljanje nanorobota.
Priznaje, čini se da bi se to dogodilo na ljudski način mnogo izazovnije, posebice u tradicionalnijim industrijama poput graditeljstva. Ali Tibbits kaže kako je barem jedna tvrtka zainteresirana vidjeti kako se 4D programiranje može primijeniti na infrastrukturu. Postoji potencijal u upotrebi materijala za samostalno sastavljanje u područjima katastrofe ili u ekstremnim okruženjima u kojima konvencionalna gradnja nije izvediva ili preskupa. Na primjer, on vidi budućnost za ono što u prostoru naziva "adaptivnom infrastrukturom".
Tibbits kaže da njegov laboratorij blisko surađuje s brojnim industrijskim partnerima na načinima na koji bi oni mogli uključiti 4D koncept u svoje poslovanje. Što se tiče gdje možemo vidjeti transformirane proizvode na policama, Tibbits predviđa inovaciju u namještaju ili sportskoj odjeći. On nudi primjer tenisica koje bi mogle promijeniti oblik i funkciju kao odgovor na način na koji se koriste.
"Ako počnem trčati", rekao je, "tenisice] trebale bi se prilagoditi cipelama za trčanje. Ako igram košarku, prilagodit će mi se da više podržavaju moje gležnjeve. Ako idem na travu, oni bi trebali rasti i postati vodootporni ako je to nije kao da cipela može razumjeti da igrate košarku, naravno, ali može reći kakvu energiju ili kakvu silu primjenjuje vaše stopalo. Moglo bi se transformirati na temelju pritiska. Ili bi to moglo biti vlaga ili promjena temperature. "
Višedimenzionalno razmišljanje
Evo još nekih nedavnih dostignuća u 3D i 4D ispisu:
- Vojni manevari: Američka vojska dala je odobrenje Sveučilištu Harvard, Sveučilištu Pittsburgh i Sveučilištu Illinois da istraže načine na koje bi vojska mogla koristiti objekte za samostalno sastavljanje, povećavajući mogućnost skloništa ili mostova koji izviru u obliku.
- Samo nemojte nikome reći da vam je šminka sišla s pisača: studentica s Harvarda Grace Choi kreirala je prototip za 3D pisač pod nazivom "Mink" koji je dizajniran tako da korisnicima omogući da odaberu bilo koju boju koja će se zamisliti, a zatim zapravo ispisuju šminku u toj nijansi.
- Sve u danu: U Kini je inženjerska tvrtka koristila 3D pisače za izgradnju 10 jednokatnih kuća dnevno. Pisači, širine 33 i 22 metra, koristili su mješavinu cementa i građevinskog otpada da bi zidove slojevito složili.
A za više o potencijalu 4D ispisa pogledajte ovaj video:
Ovaj je članak ažuriran kako bi odražavao sudjelovanje Stratys-a i Autodesk Inc-a u istraživanju 4D tiskanja.
