3D-Druck entwickelt sich zu 4D Hier ist das, was wir bisher wissen

Sicher haben Sie vom 3D-Druck gehört Was ist 3D-Druck und wie genau funktioniert das? Was ist 3D-Druck und wie funktioniert es genau? Stellen Sie sich vor, Sie könnten dreidimensionale Objekte direkt von einem Drucker in Ihrer Wohnung aus ausdrucken. Als ich ein Kind in der Grundschule war, dachte ich, es wäre fantastisch, wenn ich Pizzas ausdrucken könnte… Lesen Sie mehr. Dies ist das Drucken von Objekten aus Materialien wie Kunststoff, Beton und sogar Stahl. Aber wussten Sie, dass die Technologie seit den 70er Jahren existiert??

Oder vielleicht noch überraschender ist die Tatsache, dass wir bald zur nächsten Stufe dieser Technologie gelangen werden: dem 4D-Druck.

Es ist schwer zu glauben, dass die Technologie schon so lange existiert hat, ganz zu schweigen davon, dass wir uns natürlich auf die nächste Entwicklungsstufe vorbereiten, aber das stimmt. Was ist 4D-Druck? Und wie unterscheidet es sich vom 3D-Druck? Wir brechen es für Sie auf.

Was ist 4D-Druck?

Wenn Sie den Fehler beheben, ist der 4D-Druck grundsätzlich identisch mit dem 3D-Druck. Sie verwenden immer noch die additive Fertigung, um Objekte mit leistungsstarken Druckmaschinen zu erstellen. Jetzt erhalten Sie einen hochwertigen 3D-Drucker für nur 400 US-Dollar. Lesen Sie weiter, diese Objekte werden immer noch aus den gleichen Grundmaterialien hergestellt und sehen genauso aus.

Der Unterschied besteht darin, wie sich die hergestellten Objekte im Laufe der Zeit verändern.

Im Wesentlichen umfasst der 4D-Druck das Erstellen von Objekten mit Materialien, die sich schließlich ändern - manchmal nach einer Reaktion auf verschiedene Eigenschaften oder Auslöser, manchmal nur für sich.

Durch die Verwendung von Technologien wie Formgedächtnislegierungen kann das fertige Produkt die Form vollständig verändern oder verändern. Ein Objekt, das mit einer Formgedächtnislegierung erstellt wurde, würde sich beispielsweise nach einer Temperaturänderung ändern.

Diese Technologie mag auf dem Papier nicht interessant erscheinen, noch ist ihre Nützlichkeit sofort klar, aber die Anwendungen sind geradezu innovativ.

Was sind die Verwendungen für den 4D-Druck?

4D-Druck kann verwendet werden, um responsive Objekte zu erstellen, ähnlich wie beim responsive Webdesign. Benötigen Sie ein Website-Design-Tutorial? Verwenden Sie diese 10 großartigen Ressourcen. Benötigen Sie ein Website-Design-Tutorial? Verwenden Sie diese 10 fantastischen Ressourcen. Webdesign ist eine großartige Fähigkeit - Sie können Ihre eigene Website erstellen und ein guter Weg in eine neue Karriere sein. So lernen Sie die Grundlagen. Lesen Sie mehr, um sich an die Umgebung anzupassen.

Stellen Sie sich vor, dass Wasserleitungen oder Rohrleitungen sich ausdehnen und schrumpfen lassen, um den Wasserfluss zu kontrollieren. Dies kann möglicherweise durch die Verwendung von 4D-Drucktechniken zusammen mit der Auswahl eines geeigneten Materials erreicht werden, aus dem die Objekte erstellt werden.

Skylar Tibbits, der Konzeptentwickler des 4D-Drucks, erklärt es am besten, indem er ein Paar 4D-bedruckte Turnschuhe beschreibt:

“Wenn ich Basketball spiele, passen [die Turnschuhe] meine Knöchel mehr an. Wenn ich auf Gras gehe, sollten sie Stollen wachsen oder wasserdicht werden, wenn es regnet. Es ist nicht so, als würde der Schuh verstehen, dass Sie natürlich Basketball spielen, aber er kann sagen, welche Art von Energie oder welche Art von Kraft von Ihrem Fuß ausgeübt wird. Es könnte sich auf Druck umwandeln. Oder es könnte sich um Feuchtigkeit oder Temperaturänderung handeln.”

Er glaubt, dass wir Objekte schaffen können, die sich an unsere Bedürfnisse anpassen und verändern. Dies kann erreicht werden, indem die Sneakers mit Materialien erstellt werden, die auf bestimmte Auslöser oder Umgebungsänderungen reagieren.

Eine andere Verwendung dieser Technologie wäre, dass größere Objekte - wie ein Schutzraum oder ein Zelt - leichter zu tragen sind. Wenn Sie das Objekt einrichten müssen, können Sie es bei Bedarf erweitern. Stellen Sie sich dies wie Kleidung vor, die in einem vakuumversiegelten Beutel aufbewahrt wird, außer in einem innovativeren Maßstab.

Vor kurzem gewährte die US-Armee den Universitäten von Harvard, Pittsburgh und Illinois ein Stipendium, um die Idee der Erzeugung selbstorganisierender Objekte zu untersuchen.

4D-gedruckte Objekte können angepasst werden, indem sie Objekten wie Druckänderungen, Feuchtigkeits- und Temperaturänderungen, Oberflächenänderungen, Kraftänderungen und vielem mehr ausgesetzt werden. Dies ist wiederum möglich, indem Materialien eingesetzt werden, die auf diese Eigenschaften reagieren.

Dies erklärt auch, warum der 4D-Druck noch in den Kinderschuhen steckt und sich weitgehend in einer Konzept- oder Experimentierphase befindet. Es gab 4D-gedruckte Objekte, aber die Art fortschrittlicher Kreationen, über die wir hier gesprochen haben, ist noch nicht möglich.

Wann wird 4D-Druck zum Mainstream?

Es ist schwer zu sagen, wie lange es dauern wird, bis die Verbraucher davon ausgehen können, dass sie zu Hause 4D-Drucktechniken anwenden, ähnlich wie beim 3D-Druck. Ein großes Hindernis betrifft die Materialien, die 4D-Druckobjekte benötigen würden.

Das “Clever” Objekte, die während des 4D-Druckprozesses erstellt wurden, bestehen aus Multimaterialkomponenten, die zumindest in dieser Phase zu Hause schwer zu kopieren wären.

Eine Materialwissenschaftlerin in Harvard namens Jennifer Lewis erklärt es am besten:

“Aktive Forschungsteams, die den 4D-Druck erforschen, benötigen mehrere Materialien, die zusammen gedruckt werden, wobei ein Material starr bleibt, während ein anderes die Form ändert und sich wie ein Scharnier verhält.”

Wir sind bereit zu wetten, dass die meisten Leute nicht über die Werkzeuge oder Ressourcen verfügen, um Multimaterialkomponenten zu Hause zu erstellen. Im Moment müssen wir nur abwarten, was die Wissenschaftswelt dazu bringen kann.

Die Zukunft von 4D Printing ist ungewiss

4D-Druck klingt zweifellos nach einer coolen, zeitgemäßen Technologie, die viele Leute gerne nutzen würden. Aber gibt es genug Bedürfnisse und genug Leute, die realistisch auf die Technologie zugreifen können, um diese Technologie einsetzen zu können?

Es ist noch zu früh, um es zu sagen, aber wenn sich die Technologie so entwickelt, wie wir es erwarten, ist die Antwort ein absolutes Ja. Sobald der 4D-Druck perfektioniert ist, wird die Welt die Gestaltung und Herstellung von Objekten und Gadgets erheblich verändern.

Mit 3D-Druck 5 erstaunliche 3D-Druckanwendungen, die Sie sehen müssen, um zu glauben 5 erstaunliche 3D-Druckanwendungen, die Sie sehen müssen, um zu glauben, was Sie mit einem 3D-Drucker tun würden Wenn die Leute, die diese Anwendungen entwickeln, etwas dazu zu sagen haben, könnten Sie überrascht sein. Lesen Sie mehr: Jeder, von Medizinern über Architekten bis zu Designern, hat die Technologie für Aspekte ihres täglichen Lebens als nützlich erachtet. Wie stehen Sie zum 4D-Druck? Wird es genauso praktisch sein oder wird es eine Luxus-Technologie für Gimmicks sein??

Bildnachweise: 3D-Drucker von Alexander Tolstykh über Shutterstock, Kaique Rocha, CSM-Bibliothek, CSM-Bibliothek, Financial Times und Schezar

Erfahren Sie mehr über: 3D-Druck, Zukunftsforschung, Technologie.