تحول در فناوری با چاپ 1+3بعدی

زهرا خلجی-روزنامه‌نگار

فناوری چاپ سه‌بعدی، حدود 30سال قدمت دارد، اما با این حال صنعت ساخت افزودنی هنوز درحال کشف برنامه‌های کاربردی و مواد جدید و البته چاپگرهای جدیدتر است. پیشرفت این صنعت به تازگی به فناوری نوظهور چاپ چهاربعدی رسیده است. فناوری چهاربعدی می‌تواند دنیا را متحول کند، اما چگونه بعد جدیدی به چاپ سه‌بعدی اضافه شد؟

پرینت چهاربعدی چیست؟
پرینت چهاربعدی فرآیندی است که در آن اشیای چاپ ‌شده با فناوری چاپگر سه‌بعدی، در طول زمان در پاسخ به محرک‌های محیطی مانند گرما یا نور تغییر شکل داده و به ساختاری دیگر تبدیل می‌شوند. این فناوری بخشی از پروژه آزمایشگاه خودمونتاژ دانشگاه ماساچوست است. هدف این پروژه ترکیب تکنولوژی و طراحی برای ابداع فناوری‌های مواد خودمونتاژ و قابل برنامه‌ریزی است؛ این مهم با هدف بازبینی ساخت، تولید، مونتاژ محصول و عملکرد صورت می‌گیرد. اینطور تصور کنید که ساختاری با چاپ مسطح پس از قرار گرفتن در آب داغ به‌آرامی خود را به شکل سازه دیگری درمی‌آورد. این همان فرآیندی است که چاپ چهاربعدی پیش می‌برد.

تفاوت چاپ‌های سه‌بعدی و چهاربعدی
چرا چاپ چهاربعدی ارزش افزوده زیادی برای فناوری دارد؟ چاپ سه‌بعدی با تکرار یک ساختار دوبعدی، لایه ‌به ‌لایه در مسیر چاپ و از پایین به بالا پیش می‌رود تا زمانی که یک حجم سه‌بعدی ایجاد شود اما چاپ چهاربعدی در واقع همان چاپ سه‌بعدی است که در طول زمان به ساختار اصلی تبدیل می‌شود. بنابراین بعد چهارم در این فرآیند، ‌زمان است. پیشرفت بزرگ در مورد فناوری پرینت چهاربعدی نسبت به چاپ سه‌بعدی، توانایی آن در تغییر شکل در طول زمان است. یک شیء چاپ‌شده به روش چهاربعدی درست مانند روش سه‌بعدی چاپ می‌شود با این تفاوت که فناوری چاپ چهاربعدی از مواد قابل برنامه‌ریزی و پیشرفته استفاده می‌کند که با افزودن آب گرم، نور یا گرما عملکرد متفاوتی را انجام می‌دهد.

عملکرد چاپ چهاربعدی
فناوری چاپ چهاربعدی از چاپگرهای سه‌بعدی تجاری مانند چاپگرهای سه‌بعدی Polyjet استفاده می‌کند. در ورودی آن مواد هوشمند قرار دارد که می‌تواند یک هیدروژل یا یک پلیمر حافظه شکل باشد. به لطف خواص ترمومکانیکی و سایر خواص مواد هوشمند شده و از مواد چاپ سه‌بعدی متمایز می‌شوند. از سوی دیگر اشیایی که با فناوری سه‌بعدی چاپ می‌شوند استحکام دارند. این یعنی این اشیا پس از چاپ شکل سه‌بعدی خود را حفظ می‌کنند.

مزایا
از طریق تا کردن، اشیای بزرگ‌تر از چاپگرها را می‌توان به‌صورت یک‌تکه چاپ کرد. از آنجایی که اشیای پرینت شده چهاربعدی می‌توانند شکل خود را تغییر دهند، بنابراین با تغییر سایز امکان کوچک‌ شدن یا باز شدن را دارند. چاپ چهاربعدی پتانسیل زیادی برای متحول کردن دنیای مواد به‌صورتی که امروز می‌شناسیم، دارد. تصور کنید چاپ چهاربعدی روی انواع مواد هوشمند اعمال می‌شود. تاکنون آزمایش‌هایی از پلیمرهای حافظه‌دار چندمتری دیده‌ایم. این مواد در واقع می‌توانند شکل خود را به یاد بیاورند و به‌طور فعال پیکربندی‌ها را در طول زمان در پاسخ به محرک‌های محیطی تغییر دهند. این برای صنعت سلامت بسیار مهم است.