Tecnologie di stampa intelligenti 3D e 4D recenti: una revisione comparativa e una prospettiva futura

Cosa riserva il futuro per la stampa 3D e 4D? Revisione dei processi correnti e potenziale in corso

I ricercatori si riuniscono per riesaminare la stampa 3D e 4D, nonché per esplorare il suo potenziale in corso in ” Tecnologie di stampa intelligenti 3D e 4D recenti: una revisione comparativa e una prospettiva futura “.

Mentre entrambe le tecnologie offrono agli utenti industriali grandi opportunità di realizzare e mantenere parti e prototipi funzionali, la stampa 3D e 4D è fonte di fascino in tutto il mondo grazie alla capacità di innovare a piacimento, eliminare l’intermediario e creare nuovi oggetti con nuovi materiali che potrebbero non essere stati possibili in precedenza.

Nel regno 4D, vediamo i progressi compiuti da materiali che potrebbero essere meno flessibili a quelli che sono in grado di spostarsi con il loro ambiente e in base alle esigenze dell’utente. Gli autori non solo approfondiscono i fondamenti e lo sviluppo (specialmente nell’evoluzione dal 3D al 4D), ma eseguono anche analisi comparative riguardanti entrambe le forme di fabbricazione digitale.

Dalla nascita del 3D stampa negli anni ’80 tramite Chuck Hull al suo emergere nel mainstream e ora l’integrazione in molti campi-da robotica a ingegneria dei tessuti , l’elettronica , e altro ancora, gli autori seguire la stampa 3D, sottolineando giustamente che è attualmente ‘ ancora nella fase attiva dell’innovazione industriale “. I progettisti e gli ingegneri sono in grado di usufruire di una vasta gamma di vantaggi, tra cui applicazioni come moda e gioielli .

Mentre molti vantaggi come l’accessibilità economica, l’accessibilità e una maggiore efficienza nella produzione sono goduti da molti, ci sono ancora sfide per quanto riguarda i materiali in applicazioni come la robotica leggera e l’aerospaziale. Con la possibilità di spostare la forma sotto pressione dalla temperatura o dall’umidità, i materiali intelligenti stampati in 4D offrono all’utente maggiore flessibilità e versatilità.

“Rispetto alla stampa 3D, la stampa 4D aggiorna il concetto di modifica della configurazione stampata nel tempo, che si basa su stimoli ambientali. Pertanto, le strutture stampate in 4D devono essere completamente preprogrammate usando deformazioni dipendenti dal tempo ”, affermano gli autori.

La stampa 4D si basa su:

Hardware adatto
Materiale sensibile allo stimolo
Stimoli
Meccanismi interattivi
Modellistica matematica

Analisi SWOT di a). Tecnologia di stampa 3D; b). Tecnologia di stampa 4D.

Materiali intelligenti e la capacità di deformarsi e poi tornare alla loro forma naturale significano che la stampa 4D è adatta non solo per la robotica, ma anche per l’auto-riparazione di materiali come idrogel, tubazioni e altri materiali che possono essere correlati alla riusabilità e al riciclaggio.

Mentre uno degli ostacoli nella stampa 3D è la necessità generale di fabbricare articoli con un solo materiale, la stampa 4D sta cominciando a emergere come precursore in applicazioni come il campo medico e ingegneristico.

Modelli stampati in 3D nell’area medica (a) cuore stampato in 3D; (b) Cranio stampato in 3D (Fonte: https://3dprintingindustry.com/news; sketchucation.com)

La stampa 3D sta diventando sempre più popolare, tuttavia, per l’uso in campo militare, creando armi e consentendo una migliore manutenzione delle parti. I modelli stampati in 3D stanno migliorando il trattamento per i pazienti e possono essere utilizzati come dispositivi di pre-pianificazione estremamente utili per la chirurgia. Sono stati inoltre creati vari hardware per l’estrusione di alimenti come cioccolato e pastella per pancake .

Per quanto riguarda la stampa 4D, gli autori si aspettano che verrà utilizzato per creare materiali intelligenti più avanzati in grado di trasformarsi nel rispetto dell’ambiente in base alle esigenze degli utenti, offrire “funzioni autocontrollabili”, espandere la longevità dei prodotti e promuovere una maggiore complessità nelle strutture.

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