Мы только стали привыкать и воспринимать, как должное, возможности, которые стала предоставлять нам трехмерная печать, как миру предстали еще более современные технологии. С легкой руки одного из создателей данной технологии, Скайлара Тиббитса (Skylar Tibbits – см. на фото ниже) из Массачусетского технологического института (MIT), она получила название 4D печати.
Скайлар Тиббитс (Skylar Tibbits) - один из авторов технологии 4D печати
Представьте себе, что новая мебель собирается сама, а водопроводные трубы расширяются или сжимаются при необходимости, чтобы контролировать поток воды внутри, Вам даже не надо нажимать на кнопку.
Так что же такое 4D печать? Под новым, четвертым, измерением подразумевается свойство привычных нам материалов мутировать и видоизменяться в течение времени под воздействием внешних факторов, например, при погружении в воду, повышения температуры и т.д. Целью подобных изменений должна стать автоматическая самосборка исходного объекта в финальную конструкцию.
Изменение формы трубки, напечатанной на 3D принтере, под воздействием воды.
Ученые из MIT, а также других кампаний (Autodesk, Stratasys, Organovo и др.) уже совершили первые шаги по созданию «интеллектуальных» объектов. По их мнению совсем скоро форматы 4D-объектов получат свои интерфейсы программирования приложений (Application Program Interface или API), при помощи которых проектировщики будут иметь возможность задавать произвольные характеристики материалов для создания объектов. В последствии они будут распечатаны с помощью точных химических калибровок, которые зададут им требуемые свойства и функционал.
Прелесть технологии в том, что для печати таких самособираемых объектов возможно использование существующих 3D принтеров и самой технологии 3д печати, конечно с определенными доработками, в частности, при использовании иных материалов.
Глава лаборатории самосборки (Self Assembly) в MIT Скайлар Тиббитс проиллюстрировал общественности результаты печати из «умных» материалов. Полученные предметы имеют способность менять свою форму при изменении внешних условий, то есть, по сути, самостоятельно «перепечатываться».
При этом механизм такой трансформации основан не на электронике, не на биметаллических свойствах металлов (вспомним антенны космических кораблей, разворачиваемых под воздействием солнечного потока), а на чувствительности материала к изменению внешних факторов – скажем, влажности или температуры.Так, для иллюстрации этого принципа в лаборатории уже разработали первые 4D-объекты (то есть предметы, способные к самосборке в меняющихся условиях): трубку и пластину, которые при помещении в воду сами в течение 40 секунд сворачиваются в куб. Трубка и пластина напечатаны на ЗD-принтере из двух слоев – пластика и адсорбента – поглотителя воды, который запрограммирован приложением Autodesk Cyborg сворачиваться под определенным углом при впитывании воды.
Еще один объект - пластина, которая сворачивается в куб. Шаг 1 - начальное состояние.
Шаг 2 - в процессе деформации
Шаг 3 - самостоятельно сложившийся куб
Таким образом, материал-адсорбент приводит в движение и пластик, изгибая или скручивая его и формируя каркас новой фигуры. Комментируя первые результаты, Скайлар прогнозирует, что в будущем 4D-печать, то есть печать запрограммированных самособирающихся предметов, будет незаменима практически во всех производствах – от шин и спортивной одежды до водопроводных труб и космической аппаратуры.
Впрочем, для замены существующих систем на «умные» потребуется еще немало времени. «4D-революция только начинается! Наша цель – создать “умные” материалы, которые смогут быстро менять свою форму в зависимости от окружающих условий. Это как робототехника, но без проводов и моторов», – поясняет Тиббитс.
