česky english Vítejte, dnes je středa 24. červenec 2024

Jsme připraveni na 4D tisk?

DPS 2/2018 | Články
Autor: Ing. Milan Klauz

Zatímco 3D tisk je dnes již běžnou záležitostí, o 4D tisku se zatím příliš nehovoří, i když se vůbec nejedná o nějakou utopii.

Pojmem 4D tisk se označuje zhotovení 3D produktu, který je možné později měnit. Analogií mohou být dětmi oblíbení „Transformers“, kteří také dokážou měnit své 3D proporce. Čtvrtou dimenzí je tedy čas. Produkt se vyrobí na běžné 3D tiskárně, rozdíl je pouze v použitém materiálu – zatímco běžný materiál po 3D tisku již nemění svůj tvar, materiál pro 4D tisk je „předprogramován“ pro změny, které mohou na základě určitého stimulu později nastat. Příkladem může být materiál, který v reakci na změnu teploty deformuje tvar výrobku.

Jsme připraveni na 4D tisk

Myšlenka programování strukturálních změn v materiálech není nová, ale teprve nyní nabývá na významu, zejména se zaváděním nejrůznějších „chytrých věcí“. Jako nadějné materiály pro 4D tisk se ukazují například elektricky aktivní polymery nebo materiály, které reagují na světlo.

S tím, jak se 4D tisk přenáší z vývoje do praxe, se vývojáři zaměřují na vytvoření struktur, které jsou schopné se v reakci na určitý podnět změnit předem definovaným způsobem. Laboratoř SAL (Self-Assembly Laboratory) na MIT (Massachusetts Institute of Technology) se ve spolupráci s firmami Stratasys a Autodesk zaměřila na tisk 3D struktur, které byly vytvořeny kombinací materiálů s různými vlastnostmi – jeden byl pevný, zatímco druhý se mohl rozpínat až na 200 % svého původního objemu. To umožnilo vytvořit produkt, který se mohl roztahovat, nebo i naklápět působením vody a různě tak měnit svůj tvar.

Ačkoliv je 4D tisk ještě stále ve stádiu hledání vhodných materiálů a vytváření potřebných struktur, očekává se, že od roku 2020 bude růst tempem 33 % ročně. Své uplatnění najde zejména ve vojenském, leteckém a automobilovém průmyslu, ale také třeba ve zdravotnictví.

I když bude ještě nějakou dobu trvat, než bude komerčně dostupný, už nyní je zřejmé, že první produkty zhotovené pomocí 4D tisku se budou přetvářet v reakci na vodu, tlak, teplotu, gravitaci a vzduch. Technologie 4D tisku také umožní výrobu elektronických součástek na plastové folii s pomocí organických tenkovrstvých tranzistorů zhotovených z vodivých polymerů.

Není pochyb, že technologie 4D tisku přinese významné změny ve způsobu, jakým jsou produkty navrženy při využití klasických výrobních technik. Tak například při skladování a přepravě bude možné mít výrobky v plochém tvaru a teprve na základě správného stimulu se v místě určení změní ve skutečné 3D předměty. Ušetří se tak náklady na přepravu i skladování.

ODKAZY

[1] Realizing the Potential of 4D Printing, www.circuitinsight.com/programs/55060.html

[2] Active Printed Materials for Complex Self-Evolving Deformations, https://www.nature.com/articles/srep07422#f1