فناوری پرینت سه بعدی تقریباً 30 سال است که وجود دارد. با این حال، در حالی که صنعت ساخت افزودنی هنوز در حال کشف برنامه های کاربردی جدید، مواد جدید و چاپگرهای سه بعدی جدید است، فناوری دیگری در حال ظهور است.
این فناوری جدید پرینت 4 بعدی نام دارد و مستقیماً از آینده می‌آید! چگونه بُعد چهارم را به چاپ سه بعدی اضافه کنیم؟ حتی اگر قبلاً شما را با نحوه تغییر شکل مواد با این فناوری آشنا کرده بودیم، در این پست وبلاگ پرینت سه بعدی تبریز به بررسی خود فناوری چاپ 4 بعدی خواهیم پرداخت و پتانسیل و کاربردهای آینده آن را بررسی خواهیم کرد.
پرینت چهار بعدی چیست؟
پرینت 4 بعدی فرآیندی است که از طریق آن یک شی پرینت شده سه بعدی خود را به ساختاری دیگر تحت تأثیر انرژی ورودی خارجی به عنوان دما، نور یا سایر محرک های محیطی تبدیل می‌کند.
این فناوری بخشی از پروژه آزمایشگاه خود مونتاژ MIT است. هدف از این پروژه ترکیب فناوری و طراحی برای ابداع فناوری‌های خود مونتاژ و مواد قابل برنامه‌ریزی با هدف بازبینی ساخت، تولید، مونتاژ محصول و عملکرد است.
در ویدیوی بالا، ساختاری با چاپ مسطح را می بینیم که پس از قرار گرفتن در آب داغ، به آرامی خود را در سازه دیگری جمع می کند. ویدئوی زیر آزمایشی از آزمایشگاه MIT Selfassembly است که عملکرد تبدیل شکل را نشان می دهد: چاپ 4 بعدی: مکعب سطحی تاشو از آزمایشگاه MIT Self-Assembly
تفاوت بین پرینت سه بعدی و پرینت چهار بعدی چیست؟
بدیهی است که پرینت چهار بعدی یک بعد بیشتر از پرینت سه بعدی دارد. این به چه معناست و چرا ارزش افزوده زیادی برای فناوری به ارمغان می‌آورد؟ پرینت سه بعدی عبارت است از تکرار یک ساختار دو بعدی، لایه به لایه در مسیر چاپ، از پایین به بالا، لایه به لایه تا زمانی که یک حجم سه بعدی ایجاد شود. چاپ چهار بعدی به عنوان پرینت سه بعدی که در طول زمان تبدیل می‌شود، گفته می‌شود. بنابراین، بعد چهارم اضافه می‌شود: زمان. در نتیجه پیشرفت بزرگ در مورد فناوری پرینت چهار بعدی نسبت به سه بعدی، توانایی آن در تغییر شکل در طول زمان است.
یک شی پرینت شده 4 بعدی درست مانند هر شکل پرینت شده سه بعدی چاپ می‌شود. تفاوت این است که فناوری چاپ چهار بعدی از مواد قابل برنامه‌ریزی و پیشرفته استفاده می‌کند که با افزودن آب گرم، نور یا گرما عملکرد متفاوتی را انجام می‌دهند. به همین دلیل است که یک جسم غیر زنده می‌تواند شکل و رفتار سه بعدی خود را در طول زمان تغییر دهد.
پرینت چهار بعدی چگونه کار می‌کند؟
فناوری چاپ 4 بعدی از چاپگرهای سه بعدی تجاری مانند چاپگرهای سه بعدی Polyjet استفاده می‌کند. ورودی یک “مواد هوشمند” است که می‌تواند یک هیدروژل یا یک پلیمر حافظه شکل باشد. به لطف خواص ترمومکانیکی و سایر خواص مواد، به مواد هوشمند ویژگی‌های تغییر شکل داده می‌شود و از مواد پرینت سه بعدی متمایز می‌شوند.
از سوی دیگر، اشیایی که با فناوری پرینت سه بعدی چاپ می‌شوند، با استحکام مشخص می‌شوند. این بدان معناست که اشیاء چاپ شده سه بعدی پس از چاپ، شکل سه بعدی خود را حفظ می‌کنند.
مزایای پرینت چهار بعدی
تغییر سایز
بارزترین مزیت پرینت چهار بعدی این است که از طریق تا کردن محاسباتی، اشیای بزرگتر از چاپگرها را می‌توان تنها به عنوان یک قسمت چاپ کرد. از آنجایی که اشیای چاپ شده چهار بعدی می‌توانند شکل خود را تغییر دهند، امکان منقبض و منبسط شدن دارند.
مواد جدید = خواص جدید
یکی دیگر از مزایای فناوری پرینت چهار بعدی استفاده از مواد کاربردی ممکن است. پرینت چهار بعدی پتانسیل بسیار زیادی برای متحول کردن دنیای مواد به صورتی که امروز می‌شناسیم دارد. تصور کنید پرینت چهار بعدی روی انواع مواد هوشمند اعمال می‌شود که امروزه حتی نمی‌توانیم تصور کنیم!
تاکنون آزمایش‌هایی از پلیمرهای حافظه‌دار شکل چندمتری دیده‌ایم. موادی مانند مواردی که در ویدیوی زیر نشان داده شده است، شکل خود را “به یاد می‌آورند” و به طور فعال پیکربندی‌ها را در طول زمان در پاسخ به محرک‌های محیطی تغییر می‌دهند. این پلیمر حافظه شکل شبیه به اشکال مناسب برای صنعت سلامت بسیار مهم است. به عنوان مثال، ما می‌توانیم دستگاه‌هایی بسازیم که شکلشان تغییر می‌کند و زمانی که بیماری کمتر شود، دارو را آزاد می‌کنند.
کاربردهای بالقوه پرینت چهار بعدی
ویدئوهای بالا به روشی بسیار ساده فرآیند پرینت چهار بعدی را نشان می‌دهند. اگرچه، حتی اگر این نمونه‌ها با پیچیدگی زیاد مشخص نشوند، می‌توانیم پتانسیل زیادی را در این فناوری پیش‌بینی کنیم.
سیستم لوله کشی خود تعمیر
یکی از کاربردهای بالقوه پرینت چهار بعدی در دنیای واقعی، لوله‌های یک سیستم لوله کشی است که به صورت دینامیکی قطر خود را در پاسخ به نرخ جریان و تقاضای آب تغییر می‌دهد. لوله‌هایی که ممکن است در صورت ترک خوردن یا شکستن، به‌دلیل توانایی‌شان در تغییر در واکنش به تغییر محیط، به‌طور خودکار بهبود پیدا کنند.
مبلمان خود مونتاژ
از آنجایی که مبلمان پرینت سه بعدی به اندازه چاپگر محدود می‌شود، چاپ چهار بعدی می‌تواند فقط با اضافه کردن آب یا نور به آن تخته تختی را چاپ کند که روی صندلی خم می‌شود. آن را به عنوان یک نسخه‌ی پیچیده‌تر از ویدیوی زیر تصور کنید. چوب قابل برنامه‌ریزی از آزمایشگاه Self-Assembly، MIT.
پرینت چهار بعدی سایز بزرگ در شرایط سخت
پرینت چهار بعدی: موج سطحی تا سینوسی از آزمایشگاه خودآرایی، MIT. چاپ چهار بعدی حتی در پروژه‌های بزرگ مفیدتر خواهد بود. به عنوان مثال، در محیط هایی مانند فضا، می‌تواند کاربردهای بسیار امیدوار کننده‌ای داشته باشد. در فضا، در حال حاضر، فرآیند پرینت سه بعدی ساختمان باعث ایجاد برخی مسائل مربوط به هزینه، کارایی و مصرف انرژی می‌شود. بنابراین، به جای استفاده از مواد پرینت سه بعدی، می‌توان از مواد پرینت شده چهار بعدی استفاده کرد تا از شکل قابل تغییر آنها بهره برد. آنها می‌توانند راه‌حلی برای ساخت پل‌ها، پناهگاه‌ها یا هر نوع تأسیساتی ارائه دهند، زیرا در صورت آسیب‌های جوی خودشان را می‌سازند یا تعمیر می‌کنند.
صنعت پزشکی
از سوی دیگر، تصور کنید که پرینت چهار بعدی در مقیاس بسیار کوچک، در بخش‌هایی مانند بخش پزشکی اعمال می‌شود. همانطور که نمونه پروتئین خودتنظیم شونده در ویدیوی زیر نشان داده شده است، پروتئین‌های چاپ شده چهار بعدی می‌توانند یک کاربرد عالی باشند. یکی دیگر از مواد ویژه‌ای که محققان روی آن کار می‌کنند، پروتئین خود تاشو است. پرینت چهار بعدی: پروتئین خود تاشو از آزمایشگاه سلف اسمبلی، MIT. یکی دیگر از کاربردهای پرینت چهار بعدی در زمینه پزشکی می‌تواند طراحی ارسال باشد. استنت‌های برنامه‌ریزی شده در بدن انسان می‌چرخند و وقتی به مقصد می‌رسند، باز می‌شوند.
مد
پرینت چهار بعدی می‌تواند چهره مد را نیز تغییر دهد. Self-Assembly Printing Lab از MIT در حال مطالعه کاربردهای بالقوه فناوری های چهار بعدی است. یکی از ایده‌ها این است که لباس می‌تواند متناسب با آب و هوا یا فعالیت تغییر کند. به عنوان مثال، زمانی که شما شروع به دویدن می‌کنید، کفش‌ها می‌توانند شکل خود را تغییر دهند تا راحتی و استهلاک بهتری برای شما فراهم کنند.
تحقیقات فعلی پرینت 4 بعدی
MIT در بسیاری از نوآوری‌های پرینت سه بعدی پیشگام است و مطمئناً آنها به همین جا ختم نمی‌شوند. استادیار Skylar Tibbits آزمایشگاه Self’Assembly Printing را پیدا کرد. از سال 2014، Tibbits با Autodesk بر روی مطالعه ساختارهای پرینت سه بعدی و رفتار آنها پس از چاپ کار کرده است. یکی از پروژه‌های آنها لباس‌های قابل تنظیم است که در بالا ذکر شد.
گروهی از محققان در موسسه Wyss هاروارد برای مهندسی با الهام از بیولوژیکی در حال توسعه ماده خاصی به نام هیدروژل هستند. این ماده از گل‌هایی الهام گرفته شده است که بسته به محیط شکل خود را تغییر می‌دهند. از فیبرهای سلولز از چوب تشکیل شده است. هدف آنها شبیه‌سازی ریزساختارهای گل است که به گل‌ها توانایی تغییر شکل می‌دهد. گزارش‌های علمی ثابت می‌کنند که چاپ چهار بعدی چقدر انقلابی است.
سپس هیدروژل می‌تواند توانایی گل‌ها را برای تغییر ساختارشان بسته به دما، رطوبت و غیره تقلید کند. چاپ سه بعدی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا طرح‌های پیچیده‌ای را با هیدروژل تولید کنند.
دانشگاه ولونگونگ
تیمی از دانشمندان دانشگاه ولونگونگ در استرالیا اولین شیر آب پرینت چهار بعدی را توسعه دادند. این یک دستاورد بزرگ است زیرا دریچه هنگام ریختن آب گرم روی آن بسته می‌شود و با کاهش دما باز می‌شود. این پدیده به لطف جوهر هیدروژل پرینت سه بعدی امکان پذیر است که به سرعت به دماهای بالا واکنش نشان می‌دهد.
دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور
محققان دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور به موضوع دیگری در زمینه پرینت چهار بعدی پرداختند: تجاری‌سازی آن. مشکل در موادی است که تولید آنها پیچیده است. این تیم تصمیم گرفت از چاپگر سه بعدی از چند ماده‌ای موجود در بازار استفاده کند و 5 مرحله آماده‌سازی مواد را تنها در یک مرحله ترکیب کند!
آنها این پیشرفت را با چاپ چهار بعدی یک ستاره مسطح ارائه کردند که وقتی در آب داغ قرار می‌گیرد خم می‌شود و به اجسام گل مانند تبدیل می‌شود.
آیا می‌توانید پرینت چهار بعدی را شروع کنید؟
همه این برنامه‌های کاربردی بالقوه برای آینده در واقع بسیار الهام بخش و امیدوارکننده به نظر می‌رسند! تمام تحقیقاتی که تاکنون در مورد خواص مواد چاپ شده سه بعدی انجام شده است، چیزهای زیادی برای ارائه به صنعت تولید مواد افزودنی دارد و مطمئناً به رشد آن کمک می‌کند.
حتی اگر در ابتدای فناوری پرینت چهار بعدی باشیم، نمی‌توانیم منتظر بمانیم تا ببینیم چگونه بر آینده تولید افزودنی تأثیر می‌گذارد، درست مثل چاپ سه بعدی که تولید سنتی را متحول کرد.
پرینت چهار بعدی هنوز به تحقیق‌و‌توسعه بیشتری نیاز دارد و برای همه در دسترس نیست. با این حال، چاپ سه بعدی دقیقاً در رایانه شما انجام می‌شود! با خدمات پرینت سه بعدی آنلاین می‌توانید مدل‌های سه بعدی خود را در کمترین زمان با بهترین کیفیت تولید کنید. درباره مواد ما بیشتر بدانید و بهترین را برای پروژه خود انتخاب کنید!
اگر سوالی در رابطه با پرینت سه بعدی دارید، با ما تماس بگیرید، کارشناسان پرینت سه بعدی ما اینجا هستند تا به شما کمک کنند.
منبع: sculpteo.com