Skylar Tibbits, az MIT Self-Assembly Lab vezetője tavaly ismertette forradalmi koncepcióját, a 4D nyomtatást. A multi- és interdiszciplináris kutatásoknak otthont adó laboratóriumban saját magukat összeszerelő (self-assembly), alakváltoztató és programozható anyagokkal kísérleteznek, ez a technológia, technológiacsalád a 4D nyomtatás. Ha elterjed, megváltoztatja a tervezést, gyártást, termékek összeszerelését és teljesítményét.
Egyelőre sci-finek is tűnhet, de az anyagtudomány és a 3D nyomtatás legfrissebb eredményeit munkáiban felhasználó, a legutóbbi szimulációs, optimalizáló szoftverekkel dolgozó Tibbits kísérletei bebizonyították, hogy az elmélet kivitelezhető a gyakorlatban, a „funkcionalitás beépíthető a matériába.” Speciális Objet Connex multi-material technológiával különféle anyagtulajdonságokat programozott részecskékbe, úgy programozott eltérő vízelnyelő képességekkel rendelkező anyagokat, hogy össze tudják rakni magukat.
Tibbits és munkatársai rájöttek, hogyan kell műanyagokat programozni ahhoz, hogy új szerkezetekké álljanak egybe. Közben formájukat automatikusan, közvetlen külső beavatkozás nélkül megváltoztató új anyagokkal is előálltak: szénszállal, faszemcsével, szövetkompozitokkal, gumikkal, műanyagokkal. Az egyszerű matériák megfelelő programozással aktuátorként és szenzorként is funkcionálnak, maguktól alakulnak át stb.
Fából és szénszálból készült tárgyakról köztudott, hogy nem hajlíthatók. A kutatóknak viszont sikerült úgy programozni a fát, hogy nedvesség hatására megváltoztatja alakját. Hagyományos megoldással nagyon munka- és időigényes folyamat, gőzöléssel, áztatással és nyomással kivitelezhető, de komplikált. A faszemcse mintázatok (vastagság, mozgás, anyagkombinációk) kontrollálásával viszont sikerült hőmérsékletváltozásra reagáló fadarabot nyomtatniuk.
„Lehetőség nyílik arra, hogy a laposra gyártott, némi nedvességet tartalmazó vákuumcsomagolt tárgy a kicsomagolás után az előreprogramozott termékké, pont azzá álljon össze, amit megvásároltunk” – magyarázza Tibbits.
A különféle ipari alkalmazásokban használt szénszál megújítása tűnik a legizgalmasabb kísérletnek. A hajlíthatatlan anyagot sikerült flexibilissé programozniuk és nyomtatniuk. Egyszerre szupererős és könnyű, például sugárhajtóművekben vagy autók szárnyszerelvényeiben hasznosíthatják: hő hatására lehűtheti a hajtóművet, időjárás-változásra megváltoztatja a szárnyszerelvény formáját.
Az eredetileg lapos, majd alakjukon módosító új gumikat cipők, kerékabroncsok gyártásánál vehetik figyelembe.
Robotok nélküli anyagrobotika a cél – összegez Tibbits.
