"4-D-Druck" macht Formwandler Strukturen

Mit einer neuen Technik bekannt als 4-D-Druck, können Forscher dynamische 3D Strukturen in der Lage ihre Formen im Laufe der Zeit verändern ausdrucken.

4D-bedruckte Elemente eines Tages in alles von medizinischen Implantaten, Haushaltsgeräte genutzt werden könnten, hinzugefügt Wissenschaftler.

Heutige 3D Druck erstellt Elemente aus einer Vielzahl von Materialien – Kunststoff, Keramik, Glas, Metall und sogar eher ungewöhnlichen Zutaten wie Schokolade und lebenden Zellen. Die Maschinen arbeiten von Schichten des Materials genau wie normale Drucker absetzen legte sich Tinte, außer 3D Druckern auch flache Schichten übereinander, 3D Objekte erstellen einzahlen können.

"Heute, diese Technologie nicht nur in der Industrie, sondern [auch] in Haushalten für weniger als $1.000, gefunden werden kann", sagte Studienautor Lead Dan Raviv, ein Mathematiker am MIT. "Zu wissen, dass Sie fast alles, nicht nur 2D Papier drucken können, öffnet ein Fenster, unbegrenzte Möglichkeiten, wo Spielzeug, Haushaltsgeräten und Werkzeugen können online bestellt und in unseren Wohnzimmern hergestellt."

Nun in einem weiteren Schritt entwickeln Raviv und seine Kollegen 4 D-Druck, die 3D Drucken Elemente, die Form zu ändern beinhaltet, nachdem sie gedruckt werden sollen. [Die 10 verrücktesten Dinge erstellt von 3D-Druck]

"Die spannendste Teil der zahlreichen Anwendungen, die aus dieser Arbeit entstehen kann", sagte Raviv Leben Wissenschaft. "Dies ist nicht nur ein cooles Projekt oder eine interessante Lösung, aber etwas, dass die Leben vieler verändern können."

In einem Bericht veröffentlicht online-heute (18. Dezember) in der Zeitschrift Scientific Reports, die Forscher erklären, wie sie gedruckt 3D-Strukturen mit zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Ein Material einen steifen Kunststoff war und blieb starr, während der andere Wasser absorbierenden war und sich in Lautstärke verdoppeln könnte wenn in Wasser getaucht. Die genaue Formel dieses Wasser absorbierenden Materials, entwickelt von 3D-Druck Firma Stratasys in Eden Prairie, Minnesota, bleibt ein Geheimnis.

Die Forscher gedruckt auf einem quadratischen Raster Messung ungefähr 15 Zoll (38 Zentimeter) auf jeder Seite. Wenn sie das Raster in Wasser gelegt, fanden sie, dass das Wasser absorbierenden Material wie Gelenke, das dehnen und Falten handeln könnte, Sie produzieren eine Vielzahl von Formen mit komplexen Geometrien. Beispielsweise erstellt die Forscher ein 3D-gedruckten Shape, das glich die Initialen "MIT", die in einer anderen Form ähnelt die Initialen "SAL." verwandeln könnte

"In Zukunft vorstellen wir ein breit gefächertes Anwendungsspektrum," Raviv sagte. Diese Geräte gehören könnte, die Anpassung an Wärme und Verbesserung der Funktionalität oder Komfort, Babyartikel, die auf Feuchtigkeit oder Temperatur, und Bekleidung und Schuhe, die besser performen wird durch Sensierung der Umweltschutzes reagieren können, sagte er.

Darüber hinaus könnte 4D gedruckt Objekte zu neuartigen medizinischen Implantaten führen. "Heute Forscher sind biokompatible Teile in unserem Körper implantiert werden drucken" Raviv sagte. "Wir erzeugen nun Strukturen, die Form und Funktionalität ohne Intervention von außen verändern wird."

Eine wichtige Gesundheits-Anwendung möglicherweise kardialen Stents, Rohre, platziert im Inneren des Herzens um Heilung zu unterstützen. "Wir wollen Teile zu drucken, die ein Leben lang im Inneren des Körpers bei Bedarf überleben kann", sagte Raviv.

Die Forscher wollen nun größere und kleinere 4D gedruckt Objekte erstellen. "Derzeit haben wir Artikel ein paar Zentimeter in der Größe, gemacht", sagte Raviv. "Für Dinge, die im Inneren des Körpers gehen, wir wollen gehen Sie 10 bis 100 Mal kleiner. Für Haushaltsgeräte wollen wir 10mal größer."

Raviv darauf hingewiesen, dass ein großer Teil der Forschung erforderlich ist, um in 4-D-Druck verwendeten Materialien zu verbessern. Zum Beispiel, obwohl die 4D gedruckt Objekte die Forscher entwickelten ein paar Zyklen der Benetzung und Trocknung, nach mehreren Dutzend Zyklen von Falten und entfalten, standhalten können verlieren die Materialien ihre Fähigkeit, Form ändern. Die Wissenschaftler sagten, sie würden auch gerne Materialien zu entwickeln, die auf andere Faktoren als Wasser, wie Wärme und Licht reagieren.

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