4D Baskı, 3D Baskıya Dördüncü Bir Boyut Ekliyor: Zaman

4D baskı, 3D baskıya dördüncü bir boyut ekleyerek üzerine inşa ediyor: zaman. Bu teknikle üretilen nesneler, ısı, su, ışık, pH değişiklikleri, manyetik alanlar veya elektriksel uyarım gibi tetikleyicilere maruz kaldığında bükülebilen, katlanabilen, genişleyebilen veya şekil değiştirebilen programlanabilir, uyarana duyarlı malzemelerden yapılır. Kavram, 2013 yılında mimar ve bilgisayar bilimci Skylar Tibbits tarafından popülerleştirildi.

On yıldan fazla bir süre sonra araştırmacılar, bu fikri faydalı mühendislik sistemlerine dönüştürebilecek giderek daha sofistike malzemeler ve baskı teknikleri geliştiriyor. Geleneksel 3D baskı, dijital bir tasarıma göre malzemeyi katman katman biriktirerek veya katılaştırarak fiziksel bir nesne oluşturur ve bitmiş nesne genellikle sabit bir geometriye sahiptir. 4D baskı benzer bir eklemeli üretim temeli kullanır, ancak basılan yapı çevresine tepki verecek şekilde tasarlanmış malzemeler içerir.

Tepki, malzemeye ve yapısının basılma şekline tasarlanabilir ve düz veya kompakt bir nesnenin önceden belirlenmiş bir konfigürasyona dönüşmesine olanak tanır. Dördüncü boyut, ek bir uzamsal boyut değil, zamandır. En basit ayrım, 3D baskının yapıyı oluşturması, 4D baskının ise üretimden sonra değişen bir yapı oluşturabilmesidir.

İki teknoloji benzer baskı donanımı bile kullanabilir. Temel fark, malzemelerde, yapısal tasarımda ve nesnenin tepkisinin programlanmasında yatar. Bu, 4D baskıyı tamamen yeni bir yazıcı türü icat etmekten çok, eklemeli üretimi akıllı malzemeler ve dikkatle tasarlanmış yapılarla birleştirmekle ilgili hale getirir.

Araştırmacılar birkaç sınıf duyarlı malzeme deniyor. Şekil hafızalı polimerler, genellikle ısı olmak üzere bir uyarana maruz kaldıktan sonra belirli bir şekle dönmek üzere programlanabilir. Hidrojeller suya ve diğer çevresel koşullara tepki olarak şişebilir veya büzülebilir. Araştırmacılar ayrıca sıvı kristal elastomerleri, kendini onaran polimerleri ve birden fazla özelliği birleştiren kompozit malzemeleri araştırıyor.