La stampante 4D della Georgia Institute of Technology , una stampante 3D multi-tecnologia in grado di stampare strutture che cambiano forma

I ricercatori della Georgia Institute of Technology hanno sviluppato una stampante 4D in grado di creare componenti rigidi e morbidi allo stesso tempo e di incorporare cavi conduttivi direttamente in strutture stampate 3D che cambiano la forma.

Intervenendo al 255 ° Meeting nazionale ed esposizione della American Chemical Society, H. Jerry Qi, Ph.D. ieri ha detto a un pubblico di esperti come una nuova stampante 4D, una stampante 3D multi-tecnologia in grado di stampare strutture che cambiano forma, potrebbe accelerare l’uso della stampa 4D nei settori aerospaziale, farmaceutico e altri settori.

L’insolita nuova stampante 3D / 4D può presumibilmente fabbricare strutture autoassemblanti che possono cambiare forma dopo essere state esposte al calore e ad altri stimoli. La stampante potrebbe essere particolarmente utile in quanto è in grado di stampare più materiali contemporaneamente.

“Siamo in procinto di creare una nuova generazione di dispositivi che potrebbero ampliare enormemente le applicazioni pratiche per la stampa 3D e 4D”, ha affermato Qi. “La nostra stampante prototipo integra molte funzionalità che sembrano semplificare e accelerare i processi utilizzati nella stampa 3D tradizionale.”

In termini di applicazioni utili per questa stampante, il Georgia Institute of Technology ha alzato il livello, dicendo che gli articoli stampati sulla macchina potrebbero trasformare molti processi in una vasta gamma di discipline.

“Possiamo utilizzare una varietà di materiali per creare componenti duri e morbidi allo stesso tempo, incorporare cablaggi conduttivi direttamente in strutture che cambiano la forma e, in definitiva, preparare il terreno per lo sviluppo di una serie di prodotti 4D che potrebbero rimodellare il nostro mondo” Qi ha detto.

Abbiamo effettivamente scritto le prime fasi di questa ricerca l’anno scorso, quando Qi e colleghi hanno iniziato a lavorare con ricercatori dell’Università di Tecnologia e Design di Singapore (SUTD) e l’Università di Xi’an Jiaotong in Cina.

La loro iniziale ricerca sulla stampa 4D , pubblicata su Science Advances , ha dimostrato come una “fase di post-elaborazione della programmazione meccanica” possa essere direttamente integrata nel processo di stampa 3D, consentendo la creazione di oggetti stampati in 3D che possono essere trasformati in cose nuove tramite il riscaldamento .

Oggi la ricerca ha fatto molta strada e ora i ricercatori stanno per perfezionare una stampante 4D funzionante che combina un totale di quattro tecnologie di stampa 3D uniche in un’unica macchina.

Tali tecnologie sono: aerosol, getto d’inchiostro, scrittura diretta dell’inchiostro e modellazione con deposizione fusa (FDM) e con queste molteplici capacità di stampa 3D, la stampante 4D può elaborare una vasta gamma di materiali, inclusi materiali rigidi ed elastici come idrogel, argento nanoparticelle inchiostri conduttivi basati, elastomeri a cristalli liquidi e polimeri a memoria di forma o SMP.

Questi SMP, l’ingrediente chiave per la trasformazione dei processi di stampa 4D, possono essere programmati per “ricordare” una forma e poi trasformarsi in essa una volta riscaldata.

Inoltre, questa stampante multifunzione 3D è in grado di proiettare una gamma di sfumature di luce bianche, grigie o nere per formare e polimerizzare un componente in un solido. I ricercatori dicono che questa illuminazione in scala di grigi innesca una “reazione di reticolazione” che può alterare il comportamento di un componente.

Una tonalità più chiara può, ad esempio, creare una parte più difficile, mentre una tonalità più scura produce una parte più morbida. Combinando le impostazioni di polimerizzazione, è possibile realizzare oggetti stampati in 3D che si piegano o si allungano in modo diverso rispetto alle altre parti della struttura.

Per rendere questi oggetti stampati 4D ancora più funzionali, la stampante 3D può persino usare la sua testina di stampa a inchiostro diretto per depositare il cablaggio elettrico all’interno di una parte.

Il team sta attualmente lavorando con Children’s Healthcare di Atlanta per verificare se la stampa 4D potrebbe essere utilizzata per stampare le mani protesiche per bambini nati con braccia malformate.

“Solo un piccolo gruppo di bambini ha questa condizione, quindi non c’è molto interesse commerciale e la maggior parte delle assicurazioni non copre le spese”, ha detto Qi. “Ma questi bambini hanno molte sfide nella loro vita quotidiana e speriamo che la nostra nuova stampante 4D possa aiutarli a superare alcune di queste difficoltà”.

Non vediamo l’ora di vedere come si sviluppa questa tecnologia di stampa 4D.

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