Team udvikler revolutionerende reversibel 4-D-udskrivning

Forestil dig at få dine gardiner forlænget eller trukket tilbage automatisk uden at skulle løfte en finger. Vendbar 4-D-printteknologi kan gøre disse 'smarte gardiner' til virkelighed uden brug af sensorer eller elektriske enheder, og i stedet stole på de skiftende varmeniveauer i løbet af dagen for at ændre form.

Fire-dimensionel udskrivning refererer i det væsentlige til 3D-trykte objekters evne til at ændre form over tid som reaktion på varme eller vand, for eksempel, mens reversibilitetsaspektet tillader det at vende tilbage til sin oprindelige form. Imidlertid, for at få den til at skifte tilbage til sin oprindelige form, kræver det normalt manuel strækning eller trækning af objektet, hvilket kan være besværligt og tidskrævende.

I de seneste år, der har været vellykkede gennembrud i undersøgelsen af ​​reversibel 4-D-udskrivning, hvor objektet genvinder sin oprindelige form uden menneskelig indgriben. At opnå reversibel 4-D-udskrivning indebærer normalt brug af hydrogel som en stimulans. Da hydrogel mangler mekanisk styrke, det repræsenterer en begrænsning, når den bruges til bærende applikationer. På samme tid, andet forskningsarbejde, der brugte forskellige lag af materiale som et alternativ til hydrogel, gjorde kun proceduren for at muliggøre reversibel aktivering mere kedelig.

For at løse disse udfordringer, forskere fra Singapore University of Technology and Design samarbejdede med Nanyang Technological University for at udvikle reversibel 4-D-udskrivning uden behov for hydrogel eller menneskelig interaktion. Deres papir er blevet offentliggjort i ingeniørarbejde .

Dette forskningsarbejde brugte kun to materialer, VeroWhitePlus og TangoBlackPlus, som var lettere tilgængelige og kompatible til udskrivning i en 3-D polyjet printer sammenlignet med hydrogel. Forskerne beviste også i deres papir, at materialerne var i stand til at bevare betydelig mekanisk styrke under og efter aktivering.

Processen bestod af hævelse af elastomer med ethanol for at erstatte funktionen af ​​hydrogel -hævelse for at fremkalde stress på overgangsmaterialet. Ved opvarmning, overgangsmaterialet ændrer sin form til en anden form. Efter at ethanolen er tørret ud af elastomeren, opvarmning af overgangsmaterialet genopretter sin oprindelige form igen, da elastomeren trækker overgangsmaterialet tilbage på grund af elastisk energi lagret i det efter tørring.

Elastomeren spiller en dobbeltfunktion i denne proces, både at fremkalde stress i programmeringstrinnet og lagre elastisk energi i materialet under genopretningstrinnet. Denne proces har også vist sig at være mere præcis, når materialet vender tilbage til sin oprindelige form i forhold til manuelt at strække eller fremkalde stress. Mens denne fremgangsmåde stadig er i sin vorden, denne banebrydende udvikling kan give en lang række applikationer i fremtiden, når flere mekanismer og flere materialer bliver tilgængelige til udskrivning.

"Selvom reversibel 4-D-udskrivning i sig selv er et stort fremskridt, at kunne bruge et mere robust materiale og samtidig sikre en mere præcis vending under formændring er revolutionerende, da det giver os mulighed for at producere komplekse strukturer, der ikke let kan opnås gennem konventionel fabrikation. Ved at stole på miljøforhold i stedet for elektricitet, det repræsenterer en game changer på tværs af forskellige brancher, ændrer fuldstændig den måde, vi designer på, skab, pakke og sende produkter, "sagde professor Chua Chee Kai, hovedforsker og chef for Engineering Product Development i SUTD.