طابعة 4D

على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد لا تزال تعتبر تقنية جديدة، فقد أثبت المطورون من جامعة هارفارد أن التقدم يتطور بسرعة. اتخذ فريق من العلماء طابعة ثلاثية الأبعاد كأساس وأضافوا بعدًا رابعًا.

طابعة 4D: ما هو؟

نقصد بـ "الطابعة رباعية الأبعاد" عدم استخدام الأبعاد الثلاثة (X، Y، Z) لطباعة كائنات حقيقية، ولكن أيضًا استخدام البعد الرابع - الوقت (T).

إذا أضفت مواد خاصة إلى الكائنات المطبوعة يمكنها الاستجابة للعوامل الخارجية - على سبيل المثال، البرد والماء - فيمكن لهذه الكائنات أن تتحرك وتغير شكلها بمرور الوقت، مثل العضلات البشرية.

كيف تعمل الطابعة رباعية الأبعاد؟

الطباعة رباعية الأبعاد هي أحدث التقنيات المعتمدة على الطباعة ثلاثية الأبعاد. يتكون التحسين من إضافة طبقة وسيطة من مادة "ذكية" أثناء الطباعة قادرة على امتصاص الرطوبة.

في هذه الحالة، تعتبر الرطوبة مصدرًا للطاقة لزيادة حجم المادة بعد الطباعة على طابعة ثلاثية الأبعاد. تتم معالجة الكائن الرئيسي أولاً بواسطة الطابعة، ثم بمساعدة الماء يتغير ويحصل على الشكل المطلوب.

مرجع! تتيح هذه الابتكارات طباعة أي عنصر في وقت قصير إلى حد ما. "الزمن" هو البعد الرابع.

ما يمكن طباعته على طابعة 4D

قام مختبر هارفارد بطباعة العديد من الأشياء المختلفة القادرة على أخذ الشكل المطلوب أو التجميع الذاتي. لقد أظهر العلماء أربطة الحذاء ذاتية الربط والأثاث الذي يتكشف ذاتيًا. وتستخدم التكنولوجيا الجديدة أيضا لأغراض أخرى.

حماية الأقمار الصناعية الفضائية

باستخدام طابعة رباعية الأبعاد، صنع علماء ناسا نسيجًا معدنيًا خاصًا يحمي الأقمار الصناعية من التلف، وهو ضروري أيضًا لصنع هوائيات مرنة.

وهو نوع من "البريد المتسلسل" مصنوع من الفضة مع إضافة بعض المعادن الأخرى. يمكن ضغط القماش وتمديده وطيه. على الرغم من مرونتها، من الصعب جدًا تمزيق المادة. ومن المخطط أن يتم في المستقبل تغليف الأقمار الصناعية بهذا القماش قبل دخولها المدار، أو سيتم حماية البدلات الفضائية والمحطات الفضائية باستخدام هذه المادة.

التكنولوجيا العسكرية

سيتم استخدام الطباعة رباعية الأبعاد في المجال الكيميائي وفي دراسة علوم المواد لصناعة الدفاع. تتيح لك الطابعة رباعية الأبعاد طباعة أجهزة استشعار ومواد ومكونات كيميائية حيوية جديدة للرقائق.

مرجع! في الوقت الحالي، يعوق التقدم عدم وجود أجهزة غير مكلفة يمكنها إنتاج مطبوعات عالية الدقة للأشياء (أرق بحوالي 1000 مرة من شعرة الإنسان).

استخدامها في الطب

نجح جراحون من شنشي (الصين) في إجراء عملية معقدة للقصبة الهوائية باستخدام تقنية الطباعة رباعية الأبعاد. وقاموا بتركيب دعامة للقصبة الهوائية لدى المريض، مما سمح له بإبقاء أعضائه التنفسية مفتوحة. لتصنيع الدعامة، تم استخدام المادة البيولوجية بولي كابرولاكتون، والتي تذوب بمرور الوقت - ويحدث التحلل في جسم الإنسان خلال ثلاث سنوات.وسبق أن قام الجراحون بحساب وقت ذوبان الدعامة المطبوعة، ولن يحتاج المريض إلى الخضوع لعملية إزالة خاصة.

ووقعت حادثة مماثلة تقريبًا في أمريكا. وُلد غاريت بيترسون مصابًا بتلين القصبات الهوائية، وهي حالة تكون فيها المفاصل ناعمة جدًا.

من المحتمل جدًا أن المواد الحيوية الجديدة المطبوعة على طابعة رباعية الأبعاد ستتجاوز قريبًا أمراض الجهاز التنفسي. يتم بالفعل إجراء الأبحاث فيما يتعلق بترميم الوجه.

بشكل عام يتوقع العديد من العلماء الذين يعملون في مجال الطباعة رباعية الأبعاد النمو السريع للأشياء والمواد الحيوية باستخدام طريقة الطباعة الحديثة خلال 5-6 سنوات