Strutture stampate in 4D per avere un impatto su molte industrie in futuro

I ricercatori libici stanno facendo molto di più che scavare oltre i limiti della stampa 3D e della stampa 4D: stanno studiando una rivoluzione completa nella fabbricazione digitale in cui le strutture possono cambiare nel tempo mentre il loro ambiente si trasforma.

Con i loro risultati recentemente pubblicati in ‘ 4D Printing Technology: A Revolution Across Manufacturing ‘, gli autori definiscono la stampa 4D come ‘l’uso della stampa 3D nella creazione di oggetti che alterano / cambiano la loro forma quando vengono rimossi dalla stampa 3D. L’obiettivo è quello di assemblare gli oggetti quando vengono esposti al calore, all’aria o all’acqua, ciò è causato da reazioni chimiche dovute ai materiali utilizzati nei processi di fabbricazione. “

La stampa 4D offre vantaggi grazie alla versatilità disponibile quando le forme si adattano al calore o all’umidità, ad esempio, offrendo proprietà e funzionalità adatte a molte applicazioni oggi. Comunemente definiti materiali intelligenti, le strutture 4D vengono create attraverso modelli matematici.

È possibile utilizzare una varietà di materiali diversi nella stampa 4D, tra cui:

Termo-reattiva
Umidità-reattiva
Photo-reattiva
Electro-reattiva
Magneto-reattiva

I materiali intelligenti mostrano un potenziale continuo per l’uso in applicazioni come la medicina, con l’uso di impianti stampati in 4D in grado di deformarsi quando le pazienti crescono; ad esempio, un dispositivo del genere era responsabile del salvataggio della vita di un bambino nel 2015, della risoluzione dei problemi respiratori e dell’adattamento man mano che il bambino cresceva e alla fine si dissolveva.
“Attualmente, l’uso della tecnologia di stampa 4D nelle ecografie consente, ad esempio, di conoscere più precisamente lo sviluppo strutturale e funzionale del sistema nervoso del feto. In futuro, l’endoprotesi vascolare (stent) o altre parti 4D che reagiscono al calore corporeo e si espandono per adattarsi al paziente, possono essere stampate ”, hanno spiegato i ricercatori.

L’abbigliamento e le calzature possono continuare a subire anche gli impatti positivi della stampa 4D, offrendo un’incredibile personalizzazione per chi lo indossa, che è in grado di sperimentare un nuovo livello di comfort quando gli articoli si adattano completamente alla loro forma.

“I militari statunitensi stanno testando, ad esempio, uniformi che cambiano colore a seconda dell’ambiente o che regolano il sudore in base alla temperatura dell’ambiente o al polso del soldato. Le scarpe con stampa 4D saranno anche in grado di adattarsi a movimento, impatto, pressione atmosferica e temperatura. “

Mentre le organizzazioni come la NASA continuano a utilizzare la stampa 3D per oggetti come motori a razzo , robot e una vasta gamma di progetti sofisticati, stanno anche raggiungendo la stampa 4D per caratteristiche come tessuti metallici che potrebbero essere utilizzati per offrire un maggiore isolamento per gli astronauti. Anche i materiali intelligenti in grado di deformarsi rapidamente vengono testati per l’uso negli airbag per automobili.

“La stampa intelligente può essere applicata a molti campi, dai semplici cambiamenti di forma alla bio stampa per gli organismi”, hanno concluso i ricercatori. “Utilizzando la tecnologia di stampa 3D multi-materiale e materiali intelligenti, la stampa 4D è stata migliorata. La stampa 4D offre un metodo fattibile per fabbricare strutture compatte di prodotti distribuibili. I materiali intelligenti utilizzati sono la pietra angolare della tecnologia di stampa 4D. Questa nuova tecnologia ridurrà le risorse di spesa energetica e il consumo nel settore. “

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