دانشمندان اخیراً در گزارشی علمی اظهار داشته‌اند که موفق به ساخت پرینتر قدرتمندی شده‌اند که می‌تواند ساختارهای خودسامان یافته‌ای را که می‌توانند پس از قرار گرفتن در معرض گرما و دیگر محرک‌ها تغییر شکل دهند، تولید کنند. آن‌ها می‌گویند این تکنولوژی منحصربه‌فرد، می‌تواند استفاده از پرینترهای موسوم به 4بعدی را در صنایع فضایی، پزشکی و دیگر صنایع سرعت بخشد.

به گزارش ایسنا به نقل از دویست و پنجاه و پنجمین نشست و نمایشگاه انجمن آمریکایی شیمی (ACS)، اچ. جری کیو، از محققین مجری این پروژه می‌گوید: «ما در قله‌ی ساخت نسل جدیدی از دستگاه‌ها هستیم که می‌توانند کاربست عملی پرینت 3بعدی و 4بعدی را به‌شدت گسترش دهند. نمونه اولیه پرینتر ما، بسیاری از ویژگی‌هایی که فرایندهای استفاده‌شده در پرینترهای 3بعدی مرسوم را ساده‌سازی و تسریع می‌کند، در خود ادغام می‌کند. درنتیجه، ما می‌توانیم از مواد متنوعی برای ساخت اجزای جامد و مایع، در یک زمان، استفاده کرده و سیم‌های هدایت‌کننده را به‌طور مستقیم در ساختارهای تغییر شکل‌دهنده ترکیب کرده و درنهایت صحنه را برای توسعه‌ی محصولاتی 4بعدی‌ که می‌توانند شکل جهانمان را تغییر دهند آماده کنیم.»

پرینتر 4بعدی، یک تکنولوژی جدید است که به اجزای پرینت شده‌ی سه‌بعدی امکان می‌دهد شکلشان را در طول زمان پس از قرار گرفتن در معرض گرما، نور، رطوبت یا دیگر محرک‌های محیطی تغییر دهند.

بااین‌حال، پرینت 4بعدی، هنوز چالش‌برانگیز باقی‌مانده است، بخشی به این دلیل که اغلب نیازمند مراحل پس-پردازش پیچیده و زمان‌بر است تا هر جزء به لحاظ مکانیکی برنامه‌ریزی شود. به‌علاوه، بسیاری از پرینترهای تجاری، تنها می‌توانند ساختارهای 4بعدی‌ای را پرینت کنند که فقط از یک ماده ساخته‌شده باشد.

اما کیو و همکارانش در موسسه تکنولوژی جورجیا با همکاری دانشمندان دانشگاه تکنولوژی و طراحی سنگاپور، از یک کامپوزیت ساخته‌شده از اکریلیک و اپوکسی به همراه یک پرینتر تجاری و یک منبع گرما برای ساخت اشیاء 4بعدی استفاده کردند، ازجمله یک گل که گلبرگ‌هایش را می‌بندد یا یک ستاره که در یک گنبد حرکت می‌کند.

این اشیاء تا 90 درصد، سریع‌تر ازآنچه سابقاً ممکن بود تغییر شکل می‌دادند، زیرا دانشمندان در فرایند پرینت 3بعدی مستقیماً از مراحل برنامه‌نویسی مکانیکی خسته‌کننده‌ای استفاده می‌کردند. بر اساس این کار، پژوهشگران به دنبال ساخت یک پرینتر همه‌کاره بودند تا دیگر پرینت‌های 4بعدی را به چالش کشیده و تکنولوژی فوق را به کاربست عملی نزدیک‌تر کند.

ماشینی که درنهایت توسط آن‌ها ساخته شد، چهار تکنیک پرینت مختلف را با هم ترکیب می‌کند که شامل آیروسول، جوهرافشان، جوهر مستقیم و مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده است.

این دستگاه می‌تواند مواد جامد و الاستیک زیادی را به کار برد ازجمله هیدروژل‌ها، جوهرهای هدایت‌کننده بر پایه نقره، کریستال مایع الاستومر و پلیمرهای حافظه شکلی یا SMPها.

SMPها که متداول‌ترین ماده‌ی مورداستفاده در پرینت 4بعدی هستند، می‌توانند برنامه‌ریزی شوند تا یک شکل را به یاد بیاورند و سپس زمانی که گرم می‌شوند، به آن شکل تبدیل شوند.

با این تکنولوژی جدید، پژوهشگران می‌توانند SMPهایی با کیفیت بالاتر تولید کنند که قابلیت تغییرشکل‌های پیچیده‌تری را نسبت به گذشته داشته باشند و از این طریق، راه را برای کاربست و طراحی‌های عملی 4بعدی بیشتر، باز کنند.