4D printeris

Neskatoties uz to, ka 3D drukāšana joprojām tiek uzskatīta par jaunu tehnoloģiju, Hārvardas universitātes izstrādātāji ir pierādījuši, ka progress strauji attīstās. Zinātnieku komanda par pamatu izmantoja 3D printeri un pievienoja ceturto dimensiju.

4D printeris: kas tas ir

Ar “4D printeri” mēs domājam nevis 3 dimensiju (X, Y, Z) izmantošanu reālu objektu drukāšanai, bet arī ceturtās dimensijas – laika (T) izmantošanu.

Ja drukātiem objektiem pievienojat īpašus materiālus, kas var reaģēt uz ārējiem faktoriem, piemēram, aukstumu, ūdeni, tad šie objekti laika gaitā var kustēties un mainīt formu, piemēram, cilvēka muskuļi.

Kā darbojas 4D printeris?

4D druka ir jaunākā tehnoloģija, kuras pamatā ir 3D drukāšana. Uzlabojums sastāv no “gudra” materiāla starpslāņa pievienošanas drukāšanas laikā, kas spēj absorbēt mitrumu.

Šajā gadījumā mitrums ir enerģijas avots materiāla apjoma palielināšanai pēc drukāšanas uz 3D printera. Galvenais objekts vispirms tiek apstrādāts ar printeri, un pēc tam ar ūdens palīdzību tas mainās un iegūst vajadzīgo formu.

Atsauce! Šie jauninājumi ļauj izdrukāt jebkuru preci diezgan īsā laikā. Tas ir “Laiks”, kas ir ceturtā dimensija.

Ko var izdrukāt uz 4D printera

Hārvardas laboratorija ir izdrukājusi daudz dažādu objektu, kas spēj iegūt vēlamo formu vai paši sevi salikt. Zinātnieki ir nodemonstrējuši pašizsienamas kurpju šņores un pašizvelkas mēbeles. Jaunā tehnoloģija tiek izmantota arī citiem mērķiem.

Kosmosa satelītu aizsardzība

Izmantojot 4D printeri, NASA zinātnieki izgatavojuši īpašu metāla audumu, kas pasargā satelītus no bojājumiem un ir nepieciešams arī elastīgo antenu izgatavošanai.

Šis ir sava veida “ķēdes pasts”, kas izgatavots no sudraba, pievienojot dažus citus metālus. Audumu var saspiest, izstiept un salocīt. Neskatoties uz elastību, materiāls ir ļoti grūti saplēst. Plānots, ka turpmāk ar šo audumu tiks ietīti pavadoņi pirms nokļūšanas orbītā vai, izmantojot materiālu, tiks ekranēti skafandri un kosmosa stacijas.

Militārā tehnika

4D druka tiks izmantota ķīmijas jomā un materiālu zinātnes izpētē aizsardzības nozarei. 4D printeris ļauj drukāt jaunus bioķīmiskos sensorus, materiālus un komponentus mikroshēmām.

Atsauce! Pašlaik progresu kavē lētu ierīču trūkums, kas spēj radīt augstas izšķirtspējas objektu izdrukas (apmēram 1000 reižu plānākas nekā cilvēka mati).

Lietošana medicīnā

Ķirurgi no Shaanxi (Ķīna) veiksmīgi veica sarežģītu trahejas operāciju, izmantojot 4D drukas tehnoloģiju. Viņi uzstādīja pacientam trahejas stentu, kas ļāva viņam turēt atvērtus elpošanas orgānus. Stenta izgatavošanai tika izmantots bioloģiskais materiāls polikaprolaktons, kas laika gaitā izšķīst – degradācija cilvēka organismā notiek trīs gadu laikā.Ķirurgi iepriekš ir aprēķinājuši izdrukātā stenta šķīšanas laiku, un pacientam nebūs jāveic īpaša noņemšanas operācija.

Apmēram līdzīgs incidents noticis Amerikā. Garets Pētersons piedzima ar bronhomalāciju, stāvokli, kurā locītavas ir ļoti mīkstas.

Pilnīgi iespējams, ka jauni biomateriāli, kas drukāti uz 4D printera, ļoti drīz pārsniegs elpošanas sistēmas patoloģijas. Sejas atjaunošanas jomā jau tiek veikti pētījumi.

Kopumā daudzi zinātnieki, kas strādā 4D drukas jomā, prognozē objektu un biomateriālu strauju pieaugumu, izmantojot moderno drukas metodi 5-6 gadu laikā.