4D-printer

Ondanks het feit dat 3D-printen nog steeds als een nieuwe technologie wordt beschouwd, hebben ontwikkelaars van Harvard University bewezen dat de vooruitgang zich snel ontwikkelt. Een team van wetenschappers nam een ​​3D-printer als basis en voegde daar een vierde dimensie aan toe.

4D-printer: wat is het

Met “4D-printer” bedoelen we niet het gebruik van 3 dimensies (X, Y, Z) om echte objecten te printen, maar ook het gebruik van de vierde dimensie – tijd (T).

Als je aan geprinte objecten speciale materialen toevoegt die kunnen reageren op externe factoren (bijvoorbeeld kou of water), kunnen deze objecten in de loop van de tijd bewegen en van vorm veranderen, net als menselijke spieren.

Hoe werkt een 4D-printer?

4D-printen is de nieuwste technologie gebaseerd op 3D-printen. De verbetering bestaat uit het toevoegen van een tussenlaag van ‘slim’ materiaal tijdens het printen dat in staat is vocht op te nemen.

In dit geval is vocht een energiebron om het volume van het materiaal te vergroten na het printen op een 3D-printer. Het hoofdobject wordt eerst door de printer verwerkt en vervolgens verandert het met behulp van water en krijgt het de gewenste vorm.

Referentie! Deze innovaties maken het mogelijk om elk item in vrij korte tijd te printen. Het is “Tijd” die de 4e dimensie is.

Wat kan er op een 4D-printer worden geprint

Het Harvard-laboratorium heeft veel verschillende objecten geprint die de gewenste vorm kunnen aannemen of zichzelf kunnen assembleren. Wetenschappers hebben zelfbindende schoenveters en zelfontvouwende meubels gedemonstreerd. De nieuwe technologie wordt ook voor andere doeleinden gebruikt.

Bescherming van ruimtesatellieten

Met behulp van een 4D-printer hebben NASA-wetenschappers een speciaal metalen weefsel gemaakt dat satellieten beschermt tegen schade en dat ook nodig is om elastische antennes te maken.

Dit is een soort ‘maliënkolder’ gemaakt van zilver met toevoeging van enkele andere metalen. De stof kan worden samengedrukt, uitgerekt en gevouwen. Ondanks de elasticiteit is het materiaal zeer moeilijk te scheuren. Het is de bedoeling dat in de toekomst satellieten met dit materiaal worden omwikkeld voordat ze in een baan om de aarde komen, of dat ruimtepakken en ruimtestations met het materiaal zullen worden afgeschermd.

Militaire technologie

4D-printen zal worden gebruikt op chemisch gebied en bij de studie van materiaalkunde voor de defensie-industrie. Met een 4D-printer kun je nieuwe biochemische sensoren, materialen en componenten voor chips printen.

Referentie! Momenteel wordt de vooruitgang belemmerd door het gebrek aan goedkope apparaten die afdrukken met hoge resolutie van objecten kunnen maken (ongeveer 1000 keer dunner dan een mensenhaar).

Gebruik in de geneeskunde

Chirurgen uit Shaanxi (China) voerden met succes een complexe tracheale operatie uit met behulp van 4D-printtechnologie. Ze installeerden een tracheale stent bij de patiënt, waardoor hij zijn ademhalingsorganen open kon houden. Voor de vervaardiging van de stent is gebruik gemaakt van het biologische materiaal polycaprolacton, dat na verloop van tijd oplost - afbraak in het menselijk lichaam vindt binnen drie jaar plaats.Chirurgen hebben eerder de oplostijd van de geprinte stent berekend en de patiënt hoeft geen speciale verwijderingsoperatie te ondergaan.

Een ongeveer soortgelijk incident vond plaats in Amerika. Garrett Peterson werd geboren met bronchomalacie, een aandoening waarbij de gewrichten erg zacht zijn.

Het is heel goed mogelijk dat nieuwe biomaterialen die op een 4D-printer worden geprint, zeer binnenkort veel verder zullen gaan dan de pathologieën van het ademhalingssysteem. Er wordt al onderzoek gedaan op het gebied van gezichtsherstel.

Over het algemeen voorspellen veel wetenschappers die op het gebied van 4D-printen werken de snelle groei van objecten en biomaterialen met behulp van de moderne printmethode binnen 5-6 jaar.