Các đơn vị khoa học cho biết, họ đã trở nên tân tiến một đồ vật in "siêu mạnh" hoàn toàn có thể sắp xếp phù hợp việc tạo thành các cấu trúc tự đính ráp bao gồm thể thay đổi hình dạng sau thời điểm tiếp xúc với nhiệt và các kích thích khác.

Bạn đang xem: Máy in 4d

Vật liệu bội nghịch ứng in 3d được sử dụng để gia công bông hoa ở mọi trạng thái khác nhau trong in 4D.

Các nhà khoa học mang đến biết, bọn họ đã phát triển một vật dụng in “siêu mạnh” rất có thể sắp xếp phải chăng việc tạo nên các kết cấu tự đính ráp có thể biến hóa hình dạng sau khi tiếp xúc với nhiệt độ và những kích yêu thích khác.

Họ nói rằng technology độc đáo này hoàn toàn có thể đẩy nhanh việc sử dụng in 4d trong ngành hàng không vũ trụ, y học tập và các ngành công nghiệp khác.

Các nhà phân tích vừa trình làng công trình của mình tại triển lãm và hội nghị nước nhà lần sản phẩm công nghệ 255 của cộng đồng Hóa học tập Hoa Kỳ (ACS).

TS. H. Jerry Qi nói: “Chúng tôi vẫn ở bên trên đỉnh của việc tạo nên một nuốm hệ thứ mới rất có thể mở rộng ứng dụng thực tế cho việc in 3d và in 4 chiều. Thiết bị in nguyên mẫu mã của shop chúng tôi tích vừa lòng nhiều kỹ năng có vẻ dễ dàng và gấp rút các tiến trình được áp dụng trong in 3d truyền thống.

Do đó, bạn cũng có thể sử dụng những loại vật tư để chế tạo thành những phần cứng và mềm cùng một lúc, kết hợp dây dẫn dẫn trực tiếp vào cấu trúc biến đổi hình dạng và sau cùng là bước trở nên tân tiến của một loạt các thành phầm 4D hoàn toàn có thể làm thay đổi thế giới của chúng ta”.

In 4 chiều là một công nghệ mới nổi được cho phép các nhân tố in 3 chiều biến hóa hình dáng vẻ theo vài ngày sau khi xúc tiếp với nhiệt, ánh sáng, độ ẩm và các tác nhân kích hoạt môi trường khác. Mặc dù nhiên, bài toán in 4 chiều vẫn còn đó nhiều thách thức, một trong những phần vì nó thường xuyên đòi hỏi quá trình sau chế biến phức tạp và tốn nhiều thời hạn để lập trình cơ học mang đến từng bộ phận. Bên cạnh ra, các máy in dịch vụ thương mại chỉ có thể in các cấu trúc 4 chiều gồm 1 vật liệu đối kháng lẻ.

Năm trước, Qi và những đồng nghiệp của ông trên Viện technology Georgia phối phù hợp với các nhà khoa học thuộc ĐH công nghệ và thiết kế Singapore đã sử dụng vật liệu composite được gia công từ acrylic và epoxy với máy in dịch vụ thương mại và một nguồn nhiệt để tạo thành các vật thể 4D, chẳng hạn như một bông hoa hoàn toàn có thể đóng cánh hoa hoặc một ngôi sao biến thành một mái vòm.

Những đồ dùng này phát triển thành hình cấp tốc hơn 90% so với trước đây, vì các nhà công nghệ kết hợp công việc lập trình cơ học tập tẻ nhạt thẳng vào quy trình in 3 chiều.

Trên cơ sở nghiên cứu này, những nhà nghiên cứu và phân tích đã cố gắng phát triển một thứ in đa tính năng để giải quyết các thách thức in 4d khác cùng di chuyển công nghệ gần hơn với ứng dụng thực tiễn.

Máy bắt đầu này hoàn toàn có thể kết vừa lòng 4 chuyên môn in không giống nhau, bao gồm xịt, phun mực, viết mực trực tiếp và mô phỏng hóa lỏng kết hợp. Nó hoàn toàn có thể xử lý vô số các vật liệu cứng và bọn hồi như: hydrogel, bạc đãi dẫn xuất bằng bội bạc nano, hóa học dẻo, ca sỹ pha lê dạng lỏng và polymer lưu giữ hình dạng, hoặc SMP.

Các SMP, là gần như chất thông dụng tuyệt nhất được sử dụng trong in 4 chiều, hoàn toàn có thể được lập trình để “nhớ” một những thiết kế và sau đó biến đổi nó khi nung nóng. Với technology mới này, những nhà nghiên cứu hoàn toàn có thể in các SMP chất lượng cao hơn có tác dụng tạo ra những đổi khác phức tạp rộng trong thừa khứ, lộ diện nhiều áp dụng và thi công 4 chiều.

Với nhiều khả năng ưu việt, hoàn toàn có thể tạo ra những cấu tạo có thể tự phát triển thành đổi, technology in 4 chiều đang được đẩy mạnh nghiên cứu vớt phát triển, hứa hẹn hẹn mở ra hướng đi mới, cung cấp cho trái đất những cách tân công nghệ thừa bậc sinh hoạt nhiều lĩnh vực như: xây dựng cơ sở hạ tầng, y tế, công nghệ sinh học, mặt hàng không vũ trụ... Nội dung bài viết giới thiệu về gốc rễ và sự cải cách và phát triển của technology in 4D, vật liệu in và một số ứng dụng tiêu biểu.

Tổng quan lại về công nghệ in 4D

Công nghệ in 4 chiều là “phiên bạn dạng mới” của in 3D, cùng với chiều đồ vật 4 đó là khả năng tự lắp ráp, tự đổi khác theo thời gian. Quá trình biến đổi cấu trúc và tự gắn ráp này sẽ nhờ vào vào các chuyển động hoặc những yếu tố môi trường thiên nhiên như nước, không gian hoặc sức nóng độ. Nếu sản phẩm in 3D tiến hành in ông xã từng lớp vật liệu thành khối để làm cho vật thể 3d “tĩnh”, thì in 4d cũng thiết lập kỹ thuật ck lớp này, nhưng tạo thành những sản phẩm thông minh “động” (có thể mở rộng, uốn cong, thu nhỏ, cấp lại và biến đổi tính năng...). Technology in 4D mở ra không có nghĩa là công nghệ in 3d đã lỗi thời, nhưng đó là sự việc “nối tiếp”, bổ sung cập nhật lẫn nhau thân 2 chuyên môn in tiên tiến và phát triển để cùng đạt cho tầm cao mới. Công nghệ in 4 chiều mở ra không hề ít ý tưởng táo bạo trong tương lai như chống thí nghiệm rất có thể tự xây mặt dưới biển, tàu dải ngân hà tự tạo thành hình mà lại không cần các phi hành gia đề nghị lắp ráp thủ công. Thậm chí, vào tương lai công nghệ này còn có thể ứng dụng tức thì trong khung hình người bằng cách cấy ghép những loại vật liệu siêu nhỏ dại kích thước nano sau đó sẽ được định hình dưới chức năng của sóng rất âm.

Hình 1. Kết cấu in 4d có thể biến hóa hình dạng​ theo thời gian.

Xem thêm: Gốm sứ gosu chuyên cung cấp sỉ, lẻ các đồ sứ bán ở đâu, 4 tiệm gốm sài gòn dành cho hội mê cái đẹp

Khái niệm in 4D lộ diện khi ts Skylar Tibbits cùng các đồng nghiệp tại Đại học Massachusetts (Mỹ) và doanh nghiệp Stratasys với Autodesk inh (Mỹ) đã tiến hành một dự án nghiên cứu nhằm tạo nên những vật dụng thể thừa trội hơn cả công nghệ in 3d (hình 1). Tính từ lúc đó, in 4D đang trở thành một nhánh mới và độc đáo của in 3D, hấp dẫn được sự chăm chú đáng kể từ các nhà nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau. In 4D liên quan đến kết cấu hình học có phong cách thiết kế tỷ mỉ cùng được đo lường đúng mực của các loại vật liệu “thông minh”, gồm thể chuyển đổi hình dạng được ấn theo những kích thích mặt ngoài. Đặc biệt, in 4D hoàn toàn có thể sử dụng nhiều loại vật tư in hơn so cùng với in 3D, lộ diện tiềm năng vận dụng lớn vào tương lai. Với khá nhiều tính năng ưu việt, tiên tiến, song 2 technology hiện đại này còn có sự khác biệt trên nhiều khía cạnh được thể bây giờ bảng 1.

Bảng 1. Một số so sánh công nghệ in 3d và in 4D.

	In 3D	In 4D
Khả năng biến dị và thay đổi tính chất sản phẩm	Tạo ra các thành phầm có hình dáng và thiên tài ổn định	Tạo ra những sản phẩm có công dụng biến dạng và đổi khác tính chất trước ảnh hưởng của điều kiện môi trường
Vật liệu in	Sử dụng các vật liệu in như nhựa sức nóng dẻo, kim loại, gốm sứ có làm nên ổn định, khó tạo ra các biến dị và biến đổi lớn trước tác động ảnh hưởng của môi trường	Sử dụng những vật liệu như hydrogel, polymer ghi nhớ hình dạng (SMPs), kim loại tổng hợp ghi nhớ bản thiết kế (SMAs)…, có tác dụng lập trình, tự biến hóa dạng, tự “lắp ráp” và tự yêu thích ứng vào điều kiện đổi khác của môi trường thiên nhiên như: sức nóng độ, ánh sáng, độ ẩm và tự tính
Phương pháp thiết kế	Thiết kế in theo cấu trúc tĩnh, một bản thiết kế và chức năng duy nhất của sản phẩm	Thiết kế gồm tính dự đoán ở trạng thái hễ của sản phẩm, lập trình theo đặc tính để tạo nên ra thành phầm theo ý muốn của đối tượng sử dụng

Một số ứng dụng tiêu biểu vượt trội của technology in 4D

Giới khoa học nhận định, công nghệ in 4D có chức năng trở thành cuộc phương pháp mạng trong không ít lĩnh vực: sinh học, công nghệ vật liệu, fan máy, giao thông vận tải vận tải, xây dựng cửa hàng hạ tầng, âu yếm sức khỏe mạnh (khi phối kết hợp với công nghệ in sinh học), thăm dò không gian... Một trong những ứng dụng tiêu biểu của technology in 4D rất có thể kể tới như:

Trong phát triển robot mềm: trong chế tạo robot truyền thống, các vật liệu như kim loại, vật liệu bằng nhựa cứng với gốm sứ được thực hiện để phát triển robot. Gần như robot này được thiết kế theo phong cách cho những ứng dụng và đk môi trường cụ thể (không thể chịu được mọi đk môi trường). Chúng quan trọng đạt được các biến dạng béo và ko thể thực hiện các nhiệm vụ yên cầu tính linh hoạt. Để khắc phục những tiêu giảm này, nghành nghề dịch vụ robot mượt (soft robotics) đang được cải cách và phát triển để tạo thành những robot linh hoạt, gồm thể thay đổi độ cứng của bọn chúng và điều chỉnh theo điều kiện môi trường xung quanh (hình 2). Cấu trúc in 4D được xem như là phù hợp nhất nhằm phát triển nghành nghề robot mềm vày đặc tính linh hoạt, có công dụng biến dạng và tự kiểm soát và điều chỉnh theo những biến hóa bên ngoài.

Hình 2. Ứng dụng in 4d trong sản xuất thành phần của robot.

Trong kết cấu tự phát triển: in 4D rất có thể được thực hiện để sản xuất các cấu tạo tự phạt triển, rất có thể đạt được hình dạng thuở đầu khi xúc tiếp với môi trường rõ ràng (ví dụ như môi trường thiên nhiên nước). Cấu trúc được in thực hiện một polymer ưa nước trên hóa học nền nhựa, polymer đã tăng thể tích khi tiếp xúc cùng với nước. Tính vận dụng của các cấu trúc này có thể được thêm ráp tiện lợi trong những môi trường thiên nhiên với các điều kiện tiến hành khó khăn. Điều này đã thực sự hữu dụng khi sửa chữa các bộ phận của tàu, thuyền... Sinh sống vùng nước sâu.

Hình 3. Phân tách đoạn cao su thiên nhiên thẳng sử dụng công nghệ in 4D có thể tự gấp khúc thành các hình khối lập phương khi cho vô nước.

Trong cảm biến và các thiết bị năng lượng điện tử linh hoạt: in 4D hoàn toàn có thể hữu ích trong việc phát triển các cảm biến. Các kết cấu in 4D có chức năng phản ứng với độ ẩm, sức nóng độ, độ p
H… bởi vì đó, chúng rất có thể đóng phương châm là cảm biến cho những tác động ảnh hưởng môi trường. Thêm vào đó, cấu trúc in 4d có độ bình luận cao đề nghị sẽ tạo cho các cảm biến trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn. Sản xuất mạch in và thiết bị điện tử là một ứng dụng không giống của in 4D.

Trong nghành nghề dịch vụ y tế: công nghệ in 4D hoàn toàn có thể được sử dụng trong số ứng dụng tiên tiến, từ nghệ thuật mô với thiết bị y sinh thông minh. Thậm chí còn xa hơn, technology này còn được vận dụng ngay trong cơ thể người bằng phương pháp cấy ghép các loại vật tư siêu nhỏ có size nano, sau đó, được định hình theo ý muốn của bác bỏ sĩ dưới công dụng của sóng khôn xiết âm. Vật tư sinh học in 4D không chỉ giúp những người mắc bệnh mắc bệnh dịch về con đường hô hấp với những nẹp y sinh tất cả thể thay đổi hình dạng mà còn hoàn toàn có thể cứu chữa bệnh nhân mắc chứng rối loạn chức năng liên quan tiền tới tim, xương, cơ tốt ruột. Technology in 4 chiều cũng có thể được sử dụng để in da nhân tạo (có khả năng thay đổi hình dạng với hoạt động) dùng cấy ghép mà không đề nghị sự can thiệp từ bên ngoài.

Trong nghành nghề dịch vụ hàng ko vũ trụ: việc sản xuất các thiết bị trong không khí là nhiệm vụ rất quan tiền trọng. Những thiết bị yêu cầu được chế tạo với túi tiền trong năng lực cho phép, mãi sau trong thời gian dài. Sản phẩm in 4d hoàn toàn đáp ứng nhu cầu các yêu mong đó với ngân sách chi tiêu sản xuất tốt và rất có thể chịu được những điều kiện môi trường xung quanh khắc nghiệt. Rộng nữa, các cấu trúc này hoàn toàn có thể điều chỉnh và đổi khác đối với môi trường xung quanh.

Cơ quan sản phẩm không Vũ trụ nước nhà của Mỹ (NASA) đang sử dụng technology in 4d để tạo thành một một số loại “vải vũ trụ”. Các loại “vải vũ trụ” này xuất hiện thêm triển vọng ứng dụng trong hoạt động quân sự khi thực hiện các thiên chức không gian, như che chắn tàu vũ trụ ngoài “va chạm” với thiên thạch, tương tự như trong kiến tạo các bộ đồ quần áo của phi hành gia.

Airbus đã và đang hợp tác với MIT để phát triển một thành phần hút gió được gia công từ gai carbon hoàn toàn có thể lập trình, nó đã tự kiểm soát và điều chỉnh để tinh chỉnh và điều khiển luồng khí được sử dụng để làm mát động cơ máy bay. Một thành phần vậy nên sẽ loại bỏ sự quan trọng của các khối hệ thống điều khiển cơ học cồng kềnh cũng tương tự giảm mức tiêu tốn nhiên liệu. Nhà cung cấp máy cất cánh này dự đoán rằng những thành phần được ấn 4D có thể tạo nên những bộ phận thân máy cất cánh nhẹ hơn, bảo đảm tốc độ cấp tốc hơn.

Với những thiên tài đặc biệt, technology in 4d có khả năng đổi khác căn phiên bản trong nghành nghề xây dựng với sản xuất. Theo đó, những vật liệu thông minh tất cả tiềm năng trong xây dừng hạ tầng cơ sở, độc nhất là ở đều vùng thiên tai hoặc vùng quan trọng đặc biệt khó khăn, nơi việc xây dựng truyền thống lịch sử quá tốn hèn và mất không ít thời gian. Thậm chí, technology in 4d còn lộ diện nhiều ý tưởng phát minh táo bạo sau đây như hoàn toàn có thể tự tạo ra phòng thí nghiệm dưới mặt đáy biển, tàu thiên hà tự tạo hình nhưng không cần các phi hành gia phải thực hiện lắp ráp; xa rộng nữa rất có thể vận hành technology in 4 chiều để xây dựng những thành phố trong ko gian. Vào tương lai, với sự phát triển và trả thiện không dừng lại ở đó của technology như vật tư thông minh và xây đắp thông minh, kết phù hợp với trí tuệ nhân tạo..., câu hỏi ứng dụng technology in 4 chiều sẽ ngày càng cách tân và phát triển sâu rộng hơn, thay đổi xu hướng của sau này và sẽ sở hữu vai trò đặc trưng trong cấp dưỡng ở ráng kỷ XXI.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Https://3dprint.com/19092/mit-self-assembly-4d-print/.

2. Https://www.vista.gov.vn/news/cac-linh-vuc-khoa-hoc-va-cong-nghe/in-4-chieu-4d-883.html.