4D-принтеры будут создавать вещи, меняющие форму. 4D принтер
4d принтер, видео, описание
Несмотря на то, что 3д принтер все еще считается новой технологией, новости из гарвардского университета подтверждают, что прогресс не стоит на месте. Судя по опубликованной в прессе информации, команда разработчиков из LVY school взяли за основу 3д принтер и улучшили устройство, добавив 4 измерение: время. Группа изобретателей добавила гелеобразную смесь для печати плоских объектов, которые смогут полностью изменить свою форму после погружения в воду.
Разработанный под контролем Дженифер Льюис гелевые чернила, использованные для печати, содержат волокна целлюлозы: органическое вещество, которое можно найти в растениях. Кроме того, умение растения менять свою форму и строение, основанное на природных стимулах, больше всего повлияло на создание 4д принтера. В частности, группа разработала вещество для печати, которое может имитировать способности растений реагировать на осадки и солнечный свет. Полученное в результате эксперимента целлюлозное вещество позволило ученым достичь данной цели.
До печати, Льюис и ее команда имели возможность отрегулировать уровень разбухания в воде, до которого может дойти какой-либо объект методом выравнивания волокон целлюлозы. Во время выравнивания ячеек принтер кодирует гидрогелевые чернила для специальной анизотропной жесткости и набухания. Это анизотропное свойство целлюлозы позволяет точно предсказать, как объект сможет поменять свою форму под воздействием воды. Поэтому ученые разработали точную математическую модель, позволяющую им программировать и настраивать печать, как они пожелают (кстати, Как создать модель для 3D принтера мы с вами обсуждали немного ранее).
Далее команда намерена протестировать, насколько хорошо 4D рисунок похож на настоящий предмет. В то время, как 3D принтер может быть использован для производства замены больных органов, достижения в 4D рисунках смогут быть полезными в создании активно — адаптивных клеток.
Безусловно, это невероятно высокие цели для технологий, находящихся в зачаточном состоянии, но кто-то же должен этим заниматься, и почему бы не группа ученых из Гарвардского университета?
it-lenta.ru
новые материалы, меняющие характеристики и форму / Блог компании ASUS Russia / Хабр
Технологии 4D-принтера трудно назвать революционными по сравнению с обычной 3D-печатью — объект точно так же создаётся слой за слоем. Самое интересное происходит потом, когда готовый предмет начинает меняться. И здесь всё зависит от того, какой материал используется в принтере. Специальные материалы изменяются под воздействием воды, тепла, света, механического воздействия, а также могут быть запрограммированы на определенные действия.
Машины будущего
В прошлом году в BMW представили, как будут выглядеть автомобили будущего. В концепте не обошлось без использования 4D. По задумке инженеров, кузов автомобиля состоит из подвижных треугольных секций, распечатанных на 4D-принтере. Такие детали будут иметь интегрированную функциональность, которая сейчас достигается путем выпуска разных деталей и сборкой из них одного механизма.
Благодаря использованию специальных материалов, схожих по характеристикам с углеволокном, каждая секция с момента производства будет обладать запрограммированными функциями. Например, бОльшая часть покрытия станет обслуживать колесные ниши, созданные для лучшей аэродинамики. Во время поворота треугольные секции растягиваются, и шины не трутся об арки.
Наглядная демонстрация возможностей концепт-кара, созданного при помощи четырехмерной печати:
Изменение формы при контакте с водой
Объект в форме цветка орхидеи напечатали гидрогелевыми композитными чернилами, содержащими определённо направленные волокна целлюлозы. Чтобы придать древесным волокнам нужное направление, их смешали с акриламидным гидрогелем. При погружении в воду получившееся вещество изменяет свои геометрические размеры заранее определённым образом.
Композитные чернила позволяют получать изделия разной формы. Более того, можно менять состав материала для получения определённых свойств, например, электропроводности или биосовместимости.
Исследователи из лаборатории Self-Assembly Lab Массачусетского технологического института разработали 2D-шаблон, который при погружении в воду складывается в куб. Для печати Self-Assembly Lab используют принтер Stratasys Objet260 Connex1, позволяющий работать с использованием различных материалов (включая резиноподобные и полипропиленовые).Космическая защита
С помощью 4D-печати инженеры НАСА создали металлическую ткань для защиты спутников от повреждений и радиации, а также для производства гибких антенн. Ткань представляет собой своеобразную «кольчугу», созданную из кусочков серебра и других металлов. Материал можно многократно сгибать, разгибать, растягивать и сжимать. Каждая сторона ткани обладает собственными свойствами, отражает или поглощает свет и тепло. Несмотря на гибкость, ткань крайне трудно разорвать. Планируется, что в защитный материал будут упаковывать спутники перед их выводом в космос, либо с его помощью станут экранировать скафандры и обитаемые модули.
Технологии для военных
Международный институт нанотехнологий Северо-Западного университета получил пятилетний грант от Министерства обороны США для разработки 4D-принтера. Четырехмерный принтер будет использоваться для исследований в области химии, материаловедения и в областях, связанных с обороной. Предполагается, что 4D-печать позволит создавать новые химические и биологические датчики, конструкции и материалы для микрочипов.
В настоящее время прогресс сдерживает отсутствие недорогого оборудования, способного выполнять печать со сверхвысоким разрешением (примерно в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса) из твердых материалов (металлах и полупроводниках) и мягких материалов (например, органических).
Четырехмерный принтер станет основой нового поколения инструментов для разработки архитектур, в которых материалы, формирующие функциональные компоненты электроники, могут быть объединены с биологическими объектами.
Память формы
Напечатанная на 4D-принтере модель из полимера восстанавливается после деформации.Еще в 2013 году исследователи из Университета Колорадо разработали методику 4D-печати, включив полимерные волокна с «эффектом памяти формы» в композитные материалы, используемые в традиционной 3D-печати. В качестве примеров применения технологии назывались солнечные батареи, способные сворачиваться и разворачиваться для транспортировки, автомобильные покрытия, адаптирующиеся к среде, а также военная форма, меняющая тип камуфляжа или эффективнее защищающая от газа или осколков.
Спустя три года объединенная группа ученых из Сингапурского университета технологии и дизайна, MIT и Технологического института Джорджии разработала новый метод 4D-печати на основе воздействия светом на фоточувствительные материалы. Новая методика печати способна создавать элементы толщиной в человеческий волос.
В принтер заливали раствор фоточувствительного полимера и проецировали слой за слоем требуемый объект, обрабатывая материал ультрафиолетом. Для проверки, что полимер способен восстанавливаться после деформаций, исследователи напечатали мягкий манипулятор, который в свободном состоянии закрыт. С его помощью ученые смогли успешно захватывать небольшие предметы (например, винты).
Уже на данном этапе подобную технологию можно адаптировать для реального применения — к примеру, создать капсулы, высвобождающие вещества при повышении температуры тела.
Печать в медицине
Врачи из провинции Шэньси на северо-западе Китая провели успешную и редкую операцию на трахее с использованием технологии четырехмерной печати. Врачи вставили пациентке трубчатый трахеальный стент, чтобы сохранить открытыми дыхательные пути. Для производства стента использовался биоматериал поликапролактон, который со временем растворяется — биодеградация в теле человека происходит медленно, около 3 лет. Врачи заранее определили время растворения напечатанного стента, и пациенту не нужно будет проходить еще одну операцию по его удалению.
Схожий случай произошел в США. Гарретт Петерсон родился с пороком развития бронхов — бронхомаляцией, когда хрящи недостаточно твердые. Вентиляция бронх была нарушена, и ребенок всю свою жизнь провел в госпитале Университета штата Юта на искусственной вентиляции легких, поддерживающих жизнь.
Между тем, в Мичиганском университете разработали трехмерную печатную шину, которая со временем могла разрушаться внутри тела без всяких последствий, но при этом могла держать открытыми дыхательные пути в течение двух-трех лет — достаточно, чтобы восстановить бронхиальный хрящ.
После создания виртуальной модели принтер печатает слои поликапролактона в форме конкретной трахеи. Хотя процесс создания индивидуальных стентов может показаться трудным, он занимает всего один день.
Вполне вероятно, что 4D-биоматериалы рано или поздно выйдут далеко за рамки респираторных заболеваний. Уже изучается проблематика реконструкции лица и восстановления ушей.
* * *
В целом, большинство ученых, работающих в области четырехмерной печати, прогнозируют взрывной рост объектов и материалов четырёхмерной печати уже в ближайшие пять лет.habr.com
Технология 4D-печати | Журнал Популярная Механика
Работая с 3D-принтером, можно задавать длину, ширину и глубину объекта, который необходимо изготовить. В будущем, благодаря исследованию Университета Колорадо, перед печатью возможно будет задавать и четвертое измерение — время, причем речь не о времени печати. Новым параметром должно стать заданное время, когда напечатанное изделие примет нужную форму.
Ученые под руководством профессора Х. Джерри Ки разработали «4D-процесс», который состоит из печати заготовки из полимерных волокон с «памятью» формы. После стимулирующего воздействия изготовленный полуфабрикат деформируется в заданных местах, принимая нужную форму.
Области, в которых деталь будет складываться, растягиваться, скручиваться или изгибаться, «активируются» под воздействием воды, тепла или при механическом давлении.
Важно отметить, что сама концепция 4D-печати была предложена ранее в этом году Скайлэром Тиббитсом из Массачусетского технологического института, который использовал этот подход для создания различных малых самособирающихся объектов. Команде профессора Ки удалось ее развить.
«Мы улучшили эту концепцию созданием композиционных материалов, действительно способных трансформироваться в несколько различных, сложных форм, основываясь на различных физических механизмах», — говорит Мартин Л. Данн из Сингапурского университета технологии и дизайна, сотрудничавший с профессором Ки в ходе этого исследования.
Это означает, что один и тот же 4D-объект может менять форму по‑разному в зависимости от типа воздействия. Такая особенность позволяла бы напечатать, например, плоскую фотоэлектрическую панель, затем подвергнуть ее воздействию воды, чтобы она приняла компактный вид для транспортировки, а перед началом использования подвергнуть тепловому воздействию, чтобы панель приняла оптимальную форму для эффективного улавливания солнечных лучей.
По сообщению gizmag.com
www.popmech.ru
3D-печать развивается до 4D: вот что мы знаем до сих пор
Наверняка вы слышали о 3D-печати – которая производит 3D объекты из таких материалов, как пластик, бетон и даже сталь. Но знаете ли вы, что технология существует с 1970-х годов?
Или, может быть, еще более удивительно то, что скоро мы перейдем к следующему этапу этой технологии: 4D-печати.
Трудно поверить, что технология была такой долгой, не говоря уже о том, что мы, естественно, переходим к следующему этапу в своей эволюции, но это все правда. Итак, что же такое 4D-печать? И чем она отличается от 3D-печати? Давайте разберемся в этом.
Что такое 4D-печать?
Если разобраться, 4D-печать по своей сути будет такой же, как 3D-печать. Также будет использоваться адаптивное производство для создания объектов с использованием мощных печатных машин, эти объекты по-прежнему будут строиться с использованием тех же базовых материалов, и будут выглядеть так же.
Разница заключается в том, что эти производственные объекты будут меняются со временем.
По сути, четырехмерная печать включает в себя создание объектов из материалами, которые в конечном итоге меняются - иногда после реакции на различные свойства или триггеры, иногда просто по своему усмотрению.
Используя такие технологии, как сплав с памятью формы, готовый продукт может полностью трансформироваться или изменить форму. Например, объект, созданный сплавом с памятью формы, измениться после сдвига температуры.
Эта технология может показаться не интересной на бумаге, и ее полезность может быть не сразу понятна, но приложения являются совершенно новаторскими.
Какая польза от 4D-печати?
4D печать может быть использована для создания реагирующих объектов, похожих на адаптивный веб-дизайн, которые адаптируются к окружающей среде.
Представьте себе водопровод или трубы, которые могут расширяться и сокращаться, чтобы контролировать поток воды. Этого можно достичь, используя методы 4D печати, а также выбрать подходящий материал, из которого можно создавать упомянутые объекты.
Создатель концепции 4D-печати, объясняет это лучше всего, описывая 4D кроссовки:
«Если я играю в баскетбол, кроссовки приспосабливаются, чтобы поддержать мои лодыжки. Если я пойду на траву, они должны вырасти или стать водонепроницаемыми, если идет дождь. Это не похоже на то, что ботинок поймет, что вы играете в баскетбол, конечно, но он может определить, какую энергию или какие силы прилагает ваша нога. Он может трансформироваться в зависимости от давления. Или это может быть изменение влажности или температуры».
Он считает, что мы должны иметь возможность создавать объекты, которые адаптируются и меняются в соответствии с нашими потребностями. Это можно сделать, создав кроссовки из материалов, реагирующими на определенные триггеры или изменения окружающей среды.
Еще одно применение этой технологии - сделать более крупные предметы, такие как укрытие или палатку. Когда вам нужно настроить объект, вы можете расширить его по требованию. Думайте об этом как об одежде, хранящейся в герметичном мешке, за исключением более инновационного масштаба.
4D печатные объекты могут быть отрегулированы, подвергая их таким вещам, как изменения давления, изменения влажности и температуры, изменения поверхности, изменения силы и многое другое. Опять же, это возможно при использовании материалов, которые реагируют на эти свойства.
Это также объясняет, почему 4D-печать все еще находится в зачаточном состоянии и в значительной степени считается концептуальной или экспериментальной. 4D печатные объекты уже были построены, но такого рода продвинутые творения, о которых мы говорили здесь, пока не возможны.
Когда появится 4D печать?
Трудно сказать, как долго это будет продолжаться, пока потребители не смогут ожидать использования 4D-технологий печати в своих домах, подобно 3D-печати сейчас. Одним из основных препятствий являются материалы, которые потребуются для печатных 4D объектов.
«Умные» объекты, созданные в процессе 4D-печати, состоят из многокомпонентных компонентов, которые трудно скопировать дома, по крайней мере, на данном этапе.
Ученый по материалам в Гарварде по имени Дженнифер Льюис объясняет это лучше всего:
«Активным исследовательским группам, изучающим четырехмерную печать, требуется несколько материалов, напечатанных вместе, с одним материалом, который остается жестким, а другой изменяет форму и действует как шарнир».
Мы готовы поспорить, что у большинства людей нет инструментов или ресурсов для создания многокомпонентных компонентов дома. Пока нам нужно подождать и посмотреть, что может придумать научный мир.
Будущее 4D печати является неопределенным
4D, без сомнения, звучит как технология нового поколения, которая понравится многим людям. Но достаточно ли для этого потребности и достаточного количества людей, которые могли бы реально получить доступ к этой технологии?
Пока еще слишком рано говорить, но если технология работает так, как мы этого ожидаем, то ответ - абсолютное «да». После того как 4D-печать будет усовершенствована, мир увидит массовый сдвиг в том, как проектируются и производятся объекты и гаджеты.
С 3D-печатью каждый, от медицинских специалистов до архитекторов и дизайнеров, нашел эту технологию полезной для повседневной жизни. Как вы относитесь к 4D печати? Будет ли это практичным или это будет технологией роскоши?
Читайте также
juice-health.ru
4D-принтер сможет печатать самосборные дома и мебель
Специалисты Массачусетского Технологического Института (MIT) работают над созданием нового поколения 3D-принтеров, которое они назвали «4D-принтер». Суть новинки заключается в совершенно нестандартном способе печати с использованием уникальных многослойных материалов и воды. Такой принтер сможет «распечатывать» объекты, самостоятельно принимающие нужную форму.
Об особенностях четырехмерного принтера, в настоящее время являющегося всего лишь концептом, поведал архитектор, ученый и по совместительству сотрудник MIT Скайлар Тиббитс (Skylar Tibbits), выступая на конференции TED в Лос-Анджелесе. По его словам, в будущем 4D-принтеры будут использоваться для печати мебели, средств передвижения и даже домов, причем все это будет самосборным.
По факту, 4D-принтер является усовершенствованной версией промышленной модификации трехмерного принтера. Разница заключается в используемых материалах – они являются многослойными и умеют поглощать воду, которая также участвует в процессе получения «отпечатка». Н2О в 4D-принтере превращается в своего рода источник энергии, благодаря которому и фигуры могут самостоятельно расширяться, сгибаться и даже скручиваться в определенных местах. Такой техпроцесс позволяет создавать совершенно любые объекты за минимальное количество времени, причем от сложности получаемых изделий зависит лишь количество затрачиваемой воды, и ничего больше.
Эксперты считают, что техническая реализация технологи печати в четырех измерениях не так сложна, как кажется на первый взгляд. Достаточно лишь определенным образом модифицировать промышленный 3D-принтер, научив его работать с материалами нового типа. О том же самом говорят сотрудники компании Autodesk, принимающие участие в проекте MIT и разрабатывающие для 4D-принтера соответствующее программное обеспечение. По их мнению, программная часть для такой печати уже готова, так что дело стало лишь за коммерциализацией технологии.
Материалы по теме:
Источник:
3dnews.ru
Ведутся работы над созданием 4D принтера
Данный 4D принтер будет иметь возможность печати домов и мебели
Работники технологического института MIT из города Массачусетс разрабатывают новое поколение 3D принтеров. Предварительное название новинки 4D принтер. Идея данного устройства заключается в нестандартном методе печати, при котором используются вода и уникальные многослойные материалы. По замыслу разработчиков 4D принтер будет печатать объекты, которые самостоятельно принимают требуемую форму.
Некоторые особенности и возможности 4D принтера обнародовал на днях специалист института MIT, Скайлар Тиббитс. Как говорит он, на данный момент устройство является всего лишь концептом. Такую информацию сообщил он в Лос-Анджелесе на конференции TED. Как говорит Тиббитс, 4D принтеры будут применяться для печати средств передвижения, мебели, домов и тому подобных объектов.
На самом деле разрабатываемый 4D принтер представляет собой усовершенствованную версию промышленного 3D принтера. Но между ними существует разница в используемых материалах. В 4D принтере они являются многослойными и обладают возможностью поглощать воду. Вода также принимает участие в процессе формирования «отпечатка». В 4D принтере вода представляет собой своеобразный источник энергии. Благодаря ей фигуры могут сгибаться, расширяться, скручиваться и т.п. В общем, менять форму. Данная технология позволяет создавать объекты любой формы при минимальным временных затратах. А сложность получаемых конструкций в 4D принтере зависит лишь от объема затрачиваемой воды.
Специалисты не считают реализацию 4D печати слишком сложной в техническом плане. Для этого, как считают они, нужно лишь провести модификацию промышленного 3D принтера, чтобы он мог работать с новыми материалами. Эту информацию подтверждают и в компании Autodesk, которые также принимают участие в разработке 4D принтера и сотрудничают с институтом MIT. В частности, они занимаются разработкой программного обеспечения для 4D принтера. Как считают в Autodesk, пора уже заниматься продвижением данной технологии на рынке.
Ну, а пока новые технологии печати находятся в разработке, обратите внимание на этот принтер. Это лишь одна из множества моделей струйных принтеров, предлагаемых в интернет магазине Кормушка. Здесь в любое время можно заказать принтер и расходные материалы с доставкой.
Автор: AdministratorИсточник: Железный сайт
Похожие материалы:
www.gelezki.info
4D-принтеры будут создавать вещи, меняющие форму — Naked Science
Представьте себе одежду, которая будет сама разворачиваться, формируясь у вас на глазах. Ученые разрабатывают технологию 4D-печати, использующую «умные материалы», самостоятельно меняющие форму.
Такие материалы представляют собой комбинации различных типов волокна и пластика, которые реагируют на контакт, например, с водой или теплом.
Вещи, напечатанные из «умных материалов», будут свертываться, развертываться, сужаться и расширяться. Именно поэтому такой процесс окрестили «4D-печатью».
Основной разработчик нового изобретения ? Скайлар Тиббитс из Массачусетского технологического института, работающий бок о бок с компанией Stratasys, специализирующейся на производстве с помощью передовых компьютерных технологий.
Нас заинтересовал вопрос, можно ли распечатать вещи, которые смогут изменять свои свойства и свою форму так, как мы их запрограммировали. Мы решили назвать такой процесс 4D-печатью, поскольку к статическим распечатанным объектам добавляется новое измерение ? их развитие со временем.
? Скайлар Тиббитс, Массачусетский технологический институт
Например, дизайнер Джесси Луис-Розенберг из Массачусетса надеется использовать 4D-печать для создания одежды, которая будет распечатываться в компактной форме, а затем самостоятельно разворачиваться.
Для своей работы дизайнер вначале просканирует тело клиента, чтобы распечатанная одежда сидела на нем как влитая, а затем сделает заказанный дизайн, скажем, костюма, состоящий из нескольких сегментов.
Компьютер обработает детище Луиса-Розенберга так, чтобы оно могло быть распечатано на обычном 3D-принтере. Клиенту, закачавшему себе на компьютер необходимые файлы, останется лишь отпечатать свою одежду, которая затем самостоятельно развернется для него.
naked-science.ru
.jpg)
