4D-печать

Технологически 4D-печать отличается от трёхмерной печати только тем, что в исходные материалы для печати добавляются специальные вещества — аналоги углеволокна, гидрогелевые композитные структуры (содержащие волокна целлюлозы, направленные определённым образом), и др. Добавляемые при 4D-печати материалы позволяют программировать свойства конечных продуктов — форму, геометрические размеры, механические свойства, электропроводность, биосовместимость с тканями живых организмов (в том числе и человека), оптические и термодинамические свойства.

На первом видео показано изготовление методом микромасштабной печати трансформируемого объекта, напоминающего орхидею, обладающего свойством анизотропного набухания при попадании в воду. Исследователи из Института Wyss и Гарвардского университета SEAS запатентовали математическую модель, предсказывающую, как фибриллы поведут себя при попадании в воду. Изменения формы 2D-шаблона, попавшего в воду, можно использовать для различных манипуляций, например, захвата предметов в воде.

На втором видео показана демонстрация специального 2D-шаблона в виде развёрстки куба, который, будучи погружённым в воду, складывается в куб. Шаблон был создан разработчиками из лаборатории Self-Assembly Lab Массачусетского технологического института. Шаблон был напечатан на принтере Stratasys Objet 260 Connex 1, позволяющий работать с использованием различных материалов (на полипропиленовой основе, материалы различных цветов и механических свойств, позволяющих печатать искусственные зубы и дёсны, фотополимеры с повышенной ударной прочностью в сочетании с устойчивостью к высоким температурам и необходимой вязкостью, и др.).

Скайлар Тиббитс утверждает, что в перспективе такие конструкции могут адаптироваться к окружающей их среде и реагировать на такие факторы как температура, влажность, давление, звук. Изделия 4D возможно сконструировать таким образом, чтобы при транспортировке они занимали минимум места, а по прибытии на место принимали нужную форму после стимуляции. Некоторые материалы возможно сделать самовосстанавливающиеся^[1].

Четырёхмерная печать уникальных по своим свойствам программируемых материалов позволяет использовать их в космосе для защиты спутников, антенн, скафандров, космических станций и их узлов.

4D-печать может использоваться для научных исследований в химии, материаловедении, микроэлектронике, а также в военных целях, улучшения параметров и характеристик уже существующих изделий (солнечных батарей, датчиков, матриц различного назначения, в медицине, и т. п.).