Новые достижения в области 4D-печати от ETH Zurich

Исследователи из и Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich) открывают новые горизонты в быстро развивающейся сфере 4D-печати. Как было показано в новом исследовании профессоров механической и технологической инженерии Мариуса Вагнера, Тянь Чена и Кристины Ши, полимеры с памятью формы оказались важным катализатором при создании 4D-печатных объектов с улучшенной адаптируемостью и контролем. Согласно публикации авторов в научном журнале 3D Printing and Additive Manufacturing, использование этих специализированных полимеров позволяет печатать предметы с предварительно заданной возможностью изменения площади готового изделия до 200%. Другими словами, такие необыкновенные 4D-печатные объекты могут расширяться в два раза по сравнению с их первоначальным размером, тем самым открывая бесконечные возможности для производства будущего.

swiss-researchers-develop-4d-prints-that-can-expand-up-to-200-percent-2.jpg

4D-принтинг можно представить как более развитую, дополненную форму 3D-печати, в которой 4 измерением является время. Эта в буквальном смысле расширяющаяся технология представляет собой одну из самых ярких инноваций, появившихся в лабораториях по всему миру, и позволяет ученым создавать 3D-печатные объекты, которые изменяются или самособираются с течением времени в заранее определенные структуры. Технология 4D-печати активно используется учёными на этапах исследований и разработок. В отчете Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies 2017 эта инновационная технология была названа мегатрендом на ближайшие 5 лет.

В статье «Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures» швейцарская инженерная команда ETH Zurich объясняет, что помимо возможностей расширения и возвращения в прежнюю форму 4D-печатные структуры могут демонстрировать изменения собственного размера до 200%. Оказывается, возможность управления столь сложными геометриями заключается в активации тепла. При 3D-печати с использованием материалов-ауксетиков (которые при растяжении становятся толще в направлении, перпендикулярном приложенной силе) время выступает в качестве четвертого измерения.

swiss-researchers-develop-4d-prints-that-can-expand-up-to-200-percent-3.jpg

«4D-печать может принести существенную пользу в тех сферах деятельности, где изменение конфигурации объектов вручную невозможно, как невозможно и электромеханическое приведение в действие, например, в аэрокосмической и медицинской областях», - объясняют учёные ETH Zurich. - «Кроме того, 4D-структуры имеют преимущество в отношении объема и поддержки».

Исследователи из ETH Zurich уделили пристальное внимание изучению разработок своих предшественников, внесших вклад в развитие 4D-печати. Проанализировав обширный спектр проектов других учёных, команда решила разработать материал, который позволит создавать подвижные структуры. Затем специалисты сосредоточились на программной части своего дизайна, сделав акцент на упрощении процедуры.

swiss-researchers-develop-4d-prints-that-can-expand-up-to-200-percent-1.jpeg

Как объяснили швейцарские учёные, метаматериалы-ауксетики являются на самом деле единым материалом, синтезированным из доступных продуктов с помощью бюджетной струйной печати. В данном случае специалисты использовали 3D-принтер Stratasys Objet500 Connex3 для создания метаматериала, который в основном был изготовлен с помощью VeroWhitePlus RGD835 из серии PolyJet Stratasys. Подобное новаторское использование ранее существующих материалов и оборудования также расширяет возможности для изготовления и применения 4D-структур в самых разных сферах деятельности.

Ознакомиться с полным содержанием статьи «Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures» можно здесь.

Источник

Поделиться: