Уявіть деталь, яка після друку не залишається незмінною. Її можна нагріти, змочити водою чи піддати впливу світла — і вона сама зігнеться, розгорнеться або набуде іншої форми. Саме на такому принципі працює 4D-друк.
Технологія розвиває ідею 3D-друку, але додає до готового виробу здатність реагувати на навколишнє середовище. Назва «4D» пов’язана з часом: об’єкт змінюється вже після того, як його надрукували.
Концепцію активно популяризував архітектор і дослідник Skylar Tibbits у 2013 році. Відтоді науковці навчилися створювати матеріали, які реагують на температуру, вологу, світло, електричні сигнали, магнітні поля та інші стимули.
Чим 4D-друк відрізняється від 3D?
У звичайному 3D-друці головне — створити потрібну форму. Після виготовлення вона здебільшого залишається сталою. У 4D-друці форму можна запрограмувати на подальшу трансформацію.
Для цього використовують, зокрема, полімери з пам’яттю форми, гідрогелі та спеціальні композитні матеріали. Правильне поєднання різних матеріалів і способу друку дозволяє створювати конструкції, які можуть запрограмовано згинатися, розкладатися чи стискатися.
Де це може знадобитися?
Потенційних застосувань чимало. У медицині 4D-матеріали досліджують для імплантів, систем доставки ліків і тканинної інженерії. У робототехніці вони можуть виконувати роль легких механізмів, здатних змінювати форму без традиційних моторів.
Перспективною виглядає і космічна галузь. Компактну конструкцію можна доставити на орбіту, після чого вона розгорнеться під дією певного стимулу. Подібні принципи також можуть знайти застосування в електроніці, автомобілях, «розумному» одязі та будівництві.
Втім, до масового використання технології ще далеко. Вченим потрібно вирішити питання довговічності, точності трансформації, швидкості реакції та стабільності матеріалів.
Тому 4D-друк навряд чи просто замінить 3D-друк. Швидше, він стане його наступним етапом — коли інженери зможуть проєктувати не лише форму предмета, а й те, як він поводитиметься після виготовлення.
