3D-Druck entwickelt sich zu 4D: Folgendes wissen wir bisher

Werbung

Sicher haben Sie davon gehört 3d Drucken Was ist 3D-Druck und wie genau funktioniert er?Stellen Sie sich vor, Sie könnten dreidimensionale Objekte direkt von einem Drucker in Ihrem Haus ausdrucken. Als ich ein Kind in der Grundschule war, dachte ich, es wäre großartig, wenn ich Pizzen ausdrucken könnte ... Weiterlesen Dies ist das Drucken von Objekten aus Materialien wie Kunststoff, Beton und sogar Stahl. Aber wussten Sie, dass es die Technologie seit den 1970er Jahren gibt?

Oder vielleicht noch überraschender ist die Tatsache, dass wir bald mit der nächsten Stufe dieser Technologie fortfahren werden: dem 4D-Druck.

Es ist schwer zu glauben, dass es die Technologie schon so lange gibt, geschweige denn, dass wir natürlich zur nächsten Phase ihrer Entwicklung übergehen, aber es ist alles wahr. Was ist 4D-Druck? Und wie unterscheidet es sich vom 3D-Druck? Wir werden es für Sie aufschlüsseln.

Was ist 4D-Druck?

Wenn Sie es aufschlüsseln, entspricht der 4D-Druck im Wesentlichen dem 3D-Druck. Sie verwenden immer noch additive Fertigung, um Objekte zu erstellen

mit leistungsstarken Druckmaschinen 5 günstige 3D-Drucker, die Sie heute tatsächlich kaufen könnenVor ein paar Jahren lagen selbst die billigsten 3D-Drucker unangenehm nahe an der 1.000-Dollar-Marke - jetzt können Sie einen hochwertigen 3D-Drucker für nur 400 US-Dollar kaufen. Weiterlesen Diese Objekte bestehen immer noch aus denselben Grundmaterialien und sehen gleich aus.

Der Unterschied besteht darin, wie sich diese hergestellten Objekte im Laufe der Zeit verändern.

Beim 4D-Druck werden im Wesentlichen Objekte mit Materialien erstellt, die sich schließlich ändern - manchmal nach einer Reaktion auf verschiedene Eigenschaften oder Auslöser, manchmal nur für sich.

Durch den Einsatz von Technologien wie der Formgedächtnislegierung kann das fertige Produkt die Form vollständig verändern oder verändern. Ein Objekt, das beispielsweise mit einer Formgedächtnislegierung erstellt wurde, würde sich nach einer Temperaturverschiebung ändern.

Diese Technologie mag auf dem Papier nicht interessant erscheinen, und ihre Nützlichkeit mag nicht sofort klar sein, aber die Anwendungen sind ausgesprochen innovativ.

Was sind die Verwendungszwecke für 4D-Druck?

4D-Druck kann verwendet werden, um reaktionsfähige Objekte zu erstellen, ähnlich wie sich anpassendes Webdesign Benötigen Sie ein Website-Design-Tutorial? Verwenden Sie diese 10 fantastischen RessourcenWebdesign ist eine großartige Fähigkeit - es ermöglicht Ihnen, Ihre eigene Website zu erstellen und kann ein großartiger Weg zu einer neuen Karriere sein. Hier erfahren Sie, wie Sie die Grundlagen erlernen. Weiterlesen , die sich an die Umgebung anpassen.

Stellen Sie sich Rohrleitungen vor, die sich ausdehnen und schrumpfen können, um den Wasserfluss zu steuern. Dies kann möglicherweise erreicht werden, indem 4D-Drucktechniken verwendet werden und ein geeignetes Material ausgewählt wird, aus dem die Objekte erstellt werden.

Skylar Tibbits, die Konzeptentwickler des 4D-Drucks, erklärt es am besten, indem es ein Paar 4D-bedruckte Turnschuhe beschreibt:

„Wenn ich Basketball spiele, passen sich [die Turnschuhe] an, um meine Knöchel mehr zu stützen. Wenn ich auf Gras gehe, sollten sie Stollen wachsen lassen oder wasserdicht werden, wenn es regnet. Es ist natürlich nicht so, dass der Schuh verstehen würde, dass Sie Basketball spielen, aber er kann erkennen, welche Art von Energie oder welche Art von Kräften von Ihrem Fuß ausgeübt werden. Es könnte sich aufgrund von Druck verwandeln. Oder es könnte sich um Feuchtigkeit oder Temperatur ändern. “

Er glaubt, dass wir in der Lage sein sollten, Objekte zu schaffen, die sich an unsere Bedürfnisse anpassen und verändern. Dies kann erreicht werden, indem die Turnschuhe mit Materialien erstellt werden, die auf bestimmte Auslöser oder Umgebungsänderungen reagieren.

Eine andere Verwendung dieser Technologie wäre, größere Gegenstände - wie ein Unterschlupf oder ein Zelt - leichter zu tragen. Wenn Sie das Objekt einrichten müssen, können Sie es bei Bedarf erweitern. Stellen Sie sich das wie Kleidung vor, die in einem vakuumversiegelten Beutel aufbewahrt wird, außer in einem innovativeren Maßstab.

Vor kurzem hat die US-Armee tatsächlich ein Stipendium vergeben an die Universitäten von Harvard, Pittsburgh und Illinois, um die Idee der Erzeugung selbstorganisierender Objekte zu untersuchen.

4D-Druckobjekte können angepasst werden, indem sie Druckänderungen, Feuchtigkeits- und Temperaturänderungen, Oberflächenänderungen, Kraftänderungen und vielem mehr ausgesetzt werden. Dies ist wiederum möglich, indem Materialien verwendet werden, die auf diese Eigenschaften reagieren.

Dies erklärt auch, warum der 4D-Druck noch in den Kinderschuhen steckt und sich größtenteils in einer Konzept- oder Experimentierphase befindet. Es gab 4D-Druckobjekte, aber die Art von fortgeschrittenen Kreationen, über die wir hier gesprochen haben, ist noch nicht möglich.

Wann wird 4D-Druck zum Mainstream?

Es ist schwer zu sagen, wie lange es dauern wird, bis die Verbraucher erwarten können, dass sie zu Hause 4D-Drucktechniken einsetzen, ähnlich wie beim 3D-Druck. Ein großes Hindernis betrifft die Materialien, die 4D-Druckobjekte benötigen würden.

Die „intelligenten“ Objekte, die während des 4D-Druckvorgangs erstellt wurden bestehen aus Multi-Material-Komponenten Das ist etwas, das zu Hause zumindest in dieser Phase schwer zu duplizieren wäre.

Ein Materialwissenschaftler in Harvard genannt Jennifer Lewis erklärt es am besten:

"Aktive Forschungsteams, die sich mit 4D-Druck befassen, benötigen mehrere Materialien, die zusammen gedruckt werden. Ein Material bleibt steif, während ein anderes seine Form ändert und wie ein Scharnier wirkt."

Wir sind bereit zu wetten, dass die meisten Menschen nicht über die Werkzeuge oder Ressourcen verfügen, um zu Hause Komponenten aus mehreren Materialien zu erstellen. Im Moment müssen wir nur abwarten, was sich die Wissenschaftswelt einfallen lassen kann.

Die Zukunft von 4D Printing ist ungewiss

4D-Druck klingt zweifellos nach einer coolen New-Age-Technologie, die viele Menschen gerne nutzen würden. Aber gibt es genug Bedarf und genug Leute, die realistisch auf die Technologie zugreifen können, damit dies funktioniert?

Es ist noch zu früh, um es zu sagen, aber wenn sich die Technologie so entwickelt, wie wir es erwarten, ist die Antwort ein absolutes Ja. Sobald der 4D-Druck perfektioniert ist, wird sich die Art und Weise, wie Objekte und Geräte entworfen und hergestellt werden, weltweit massiv verändern.

Mit 3D-Druck 5 erstaunliche 3D-Druckanwendungen, die Sie sehen müssen, um zu glaubenWas würden Sie mit einem 3D-Drucker machen? Wenn die Leute, die diese Anwendungen entwickeln, etwas dazu zu sagen haben, könnten Sie überrascht sein. Weiterlesen , jeder von Medizinern bis Architekten und Designer haben die Technologie für Aspekte ihres täglichen Lebens nützlich gefunden. Wie stehen Sie zum 4D-Druck? Wird es so praktisch sein oder wird es eine Luxus-Technologie für Spielereien sein?

Bildnachweis: 3D Drucker von Alexander Tolstykh über Shutterstock, Kaique Rocha, CSM-Bibliothek, CSM-Bibliothek, Financial Times und Schezar