شهریار تبریز/رضا عالشزاده: پرینت چهاربعدی چیزی نیست جز یک فناوری تولید دیجیتال که به تکنولوژی پرینت سهبعدی، بعد جدیدی به نام زمان را اضافه میکند، بدین معنا که مواد چاپ شده، پس از آماده شدن، به دلیل ویژگیهای ذاتی خود که به محرکهای محیطی پاسخ میدهند، میتوانند به طور مستقل تغییر، تبدیل یا حرکت کنند.
این مفهوم توسط محققی به ناماسکایلار تیبیتز که مسئول هماهنگ کننده آزمایشگاه موسسه فناوری ماساچوست (MIT) است، رایج شد. با اینکه این فناوری هنوز کاملاً جدید است، اما انتظار میرود در بسیاری از زمینهها، از ساخت و ساز، زیرساخت، خودرو و هوانوردی و حتی برای مراقبتهای بهداشتی، همراه با چاپ زیستی استفاده شود.
چاپ چهاربعدی به طور مستقیم به مواد مورد استفاده در ایجاد شی بستگی دارد. مواد به اصطلاح هوشمند، جامداتی هستند که دارای خاصیتی در شکل، ابعاد یا رنگ هستند که در پاسخ به یک محرک خارجی مانند گرما، نور، رطوبت، فشار یا مغناطیس تغییر میکنند. می توان گفت دنیای مادی سه بعدی امروزی از مواد غیرفعال و بی جان مانند آجر، فولاد و شیشه ساخته شده است. در مقابل ساختارهای چهاربعدی از مواد فعال، متحرک و به اصطلاح «هوشمند» ساخته شدهاند که بهطور مستقل حرکت میکنند وقابلیت متورمشدن، کوچکشدن یا خمشدن در واکنش به یک محرک – همراه با مواد غیرفعال به آنها اجازه میدهد بدون فشار رباتیک، الکترونیک یا موتوری حرکت کنند و شکل خود را تغییر دهند.
به عنوان مثال نمونه ای از مخروط کاج را به عنوان یک ماده هوشمند طبیعی در نظر میگیریم که نحوه عملکرد آن از طریق دو لایه الیاف سفت و سخت است که در جهات مختلف قرار دارند و اجازه باز یا بسته شدن مخروط را میدهند، به طوری که دانهها تنها زمانی آزاد میشوند که زمان مناسب برای جوانه زنی در خاک (گرم و خشک) باشد. هنگامی که رطوبت زیاد است، این مخروط بسته می ماند و از دانه ها محافظت میکند. این نمونه ای از چگونگی درک و تکرار فرآیندهای پیچیده طبیعت از سازگاری، انعطاف پذیری و کارایی چیزی است که مهندسان مواد را برمیانگیزد. همچنین نیروی محرکه تقلید از طبیعت است که در آن پرینت چهاربعدی میتواند بسیاری از ایده هایی را که فناوری هنوز به آن دست نیافته است، تحقق بخشد.
هدف اصلی پرینت چهاربعدی این است که بتوان مواد را طوری برنامهریزی کرد که بر اساس پارامترهای محیطی واکنش نشان دهند. اما این قابلیت برای چه منظوری میتواند استفاده شود؟ اسکایر تیبیتز برخی از آزمایشهای در حال انجام در راستای این قابلیت جدیدرا نشان میدهد که در آن اجسام، زمانی که گرم میشوند یا به نوعی تحریک میشوند، خم میشوند و حجمهای سهبعدی دیگری را به خود میگیرند. این محقق همچنین احتمالات مختلف دیگری را برای چاپ چهاربعدی، از جمله در زمینه زیرساخت، ذکر میکند: به عنوان مثال، یک لوله زهکشی که میتواند با جریان آب منقبض یا منبسط شود. یا یک سیستم فاضلاب که میتواند زباله ها را از طریق انقباضات و شلشدن های مشابه با حرکات پریستالتیک روده حمل کند، که می تواند بر شیبهای زمین غلبه کند.
همچنین در حال حاضر تحقیقات جدی در مورد چاپ چهاربعدی مواد پلیمری برای بازسازی بافت و اندام یا حتی برای بازسازی استخوان وجود دارد. امکانات بی پایان هستند و آزمایشهای موجود می تواند بسیار فراتر رود. تصور کنید همه چیزهایی که مواد هوشمند و پرینت چهاربعدی میتوانند برای پاکتهای ساختمانی، سازگاری با آب و هوا و پاسخ به متنوعترین محرکها فراهم کنند. اگرچه این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود است و در چند آزمایشگاه فناوری در سراسر جهان متمرکز شده است، به نظر می رسد آینده امیدوار کنندهای دارد. هنگامی که ما به دنبال درک و تقلید از طبیعت به جای تسلط بر آن هستیم، نتایج اغلب چشمگیر هستند. تاریخ نشان میدهد که قویترین آن نیست که زنده میماند، بلکه بهترین است که با تغییرات سازگار است.
___________________________
منبع:
نظرات