Всеукраїнський загальнополітичний освітянський тижневик
Персонал Плюс - всеукраїнський тижневик

"Всеїдний" 4D-принтер друкує мінливі об'єкти швидко і з усього підряд

Команда інженерів на чолі з Джері Ци (Jerry Qi) з Технологічного інституту Джорджії винайшла нову технологію 4D-друку. Вона поєднує "механічне програмування", коли виріб "вчиться" міняти форму у відповідь на сигнали із зовнішнього середовища, з процесом його виготовлення на 3D-принтері. Крім того, пристрій може працювати з цілим рядом матеріалів.

3D-принтери, що збирають виріб з крихітних часток матеріалу, давно стали звичними. Інженери звуть нас далі, до 4D-друку. Але ж абревіатура "3D" означає друк в трьох вимірах, тобто створення об'ємних виробів. А вимірювань у просторі всього три і є (може бути, і більше, але не в навколишній повсякденності). Що ж може означати шифр "4D"?

4D-друк - це створення за допомогою 3D-принтерів виробів, які в різні моменти часу мають різну форму. Вона може залежати від температури, освітленості, вологості та інших умов зовнішнього середовища.

До сих пір створення такого предмета проходило в два етапи. Спочатку виріб створювали на 3D-принтері, а потім виконували трудомістке "механічне програмування". Наприклад, заготівлю потрібно нагріти, застосувати до неї точно розраховане механічне зусилля, охолодити і видалити навантаження.

Клопоту додає те, що комерційні 3D-принтери, як правило, спеціалізовані за типом матеріалу. Тому вони не дозволяють виготовити виріб складного складу, наприклад, включає метал і пластик.

Робота Ци і колег, представлена на 255-й конференції Американського хімічного товариства, вирішує відразу обидві ці проблеми.

"Ми знаходимося на порозі створення пристроїв нового покоління, які можуть значно розширити практичне використання для тривимірного і чотиривимірного друку, - каже Ци. - Наш принтер-прототип об'єднує багато функцій, які спрощують і прискорюють процеси, використовувані в традиційному  тривимірному друці. В результаті ми можемо використовувати різні матеріали для створення жорстких і гнучких компонентів одночасно, включати провідну проводку безпосередньо в мінливу структуру, в кінцевому підсумку створюючи основу для розробки цілого ряду 4D-продуктів, які могли б змінити наш світ ".

Ще в минулому році інженери використовували 3D-притер і джерело тепла, щоб з акрилу і епоксидної смоли створювати 4D-об'єкти, наприклад, квітка, яка може відкривати і закривати бутон, або зірку, яка перетворюється в купол. Виготовлення пройшло на 90% швидше, ніж зазвичай, тому що вони поєднали процес "програмування" на зміни форми і власне 3D-друку.

Крім того, команда Ци прагнула створити принтер, який працює з різними матеріалами і технологіями друку. Прилад, який вони в підсумку розробили, "володіє" чотирма такими технологіями. Це друк аерозольним методом, робота за принципом струменевого принтера, робокастінг і моделювання методом пошарового наплавлення.

А ще пристрій може працювати з безліччю матеріалів, включаючи гідрогель, який проводить  чорнило на основі наночасток, рідкокристалічні еластомери (liquid crystal elastomers) і полімери з пам'яттю форми (shape-memory polymers).

Останні і є найпоширенішими матеріалами для 4D-друку. Однак нова технологія дозволяє застосовувати полімери, що запам'ятовують більш складні форми, що серйозно розширює асортимент 4D-продукції.

Крім того, друк проводять наночастинками, що  дозволяє створювати на виробі електричну проводку, а струменевий друк пластиком тут же ізолює її.

В даний час автори з'ясовують, чи їх принтеру "по зубах" друк протезів рук для дітей-інвалідів.

вгору

© «ПЕРСОНАЛ ПЛЮС». Усі права застережено.

Передрук матеріалів тільки за згодою редакції.
При розміщенні матеріалів в Інтернет обов’язкове посилання на сайт видання. Погляди авторів можуть незбігатися з позицією редакції

З усіх питань звертайтеся, будь ласка, gazetapplus@gmail.com