محققان از واژه چاپ چهاربعدی برای اشاره به فرایند ساخت محصولات ساده که می‌توانند در زمان‌های مختلف به شکل‌های دیگری تبدیل شوند استفاده می‌کنند. محققان ETH زوریخ با تعریف یک اصل جدید این تکنولوژی را یک گام به پیش رانده‌اند.
بر اساس این اصل آن‌ها می‌توانند ساختارهایی بسازند که از توانایی تحمل بار و قابلیت پیش‌بینی بسیار خوبی برخوردارند.
پرینترهای سه‌بعدی به وسیله‌ای ثابت در بسیاری از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی تبدیل شده‌اند. حالا تعدادی از محققان به دنبال این هستند که بعد دیگری به این تکنولوژی اضافه کنند: بعد زمان. کریستینا شی رئیس آزمایشگاه طراحی و محاسبات مهندسی در ETH زوریخ یکی از این محققان است. او می‌گوید: چاپ چهاربعدی اجسام قابل حرکتی می‌سازد که می‌توانند در زمان‌های مختلف شکل‌های متفاوتی داشته باشند. همچون یک جسم صاف و دو بعدی که در یک زمان خاص به یک جسم سه‌بعدی تبدیل می‌شود یا اجسامی که بر اثر یک نیروی خارجی شکل خود را تغییر می‌دهند.
این محققان با ارائه یک اصل ساخت و سازی که به آن‌ها امکان می‌دهد تغییر شکل اجسام را کنترل کنند، این روش را یک گام به پیش رانده‌اند. تیان چن، دانشجوی دکترا که با این پروژه همکاری می‌کند می‌گوید: ساختارهای صاف و همواری که ما ساختیم شکل خود را به طور تصادفی تغییر نمی‌دهند بلکه به همان ترتیبی که ما طراحی کرده‌ایم دچار تغییر شکل می‌شوند. بنابراین می‌توانیم شکل آن‌ها را پیش‌بینی و کنترل کنیم.
این ساختارها همچنین می‌توانند وزن زیادی تحمل کنند. محققان ETH اولین دانشمندانی هستند که این نوع اجسام چهار بعدی با قابلیت تحمل بار را تولید کرده‌اند.
این اصل ساختاری به عناصر به کار رفته در این اجسام بستگی دارد. این عناصر می‌توانند دو حالت ممکن داشته باشند: منقبض یا منبسط. محققان این عناصر را با هم ترکیب کردند تا ساختارهای پیچیده‌تری بسازند. هر عنصر می‌تواند تنها یکی از این دو وضعیت را به خود بگیرد و محققان می‌توانند شکل سه‌بعدی و ثابت ساختار کلی آن را پیش‌بینی کنند و در عین حال ساختارهایی بسازند که می‌توانند چندین شکل ثابت داشته باشند. از آن‌جا که محققان نرم‌افزار شبیه‌سازی را نیز طراحی کرده‌اند می‌توانند به درستی شکل و نیروهایی که باید برای تغییر شکل اعمال شوند را پیش‌بینی کنند. به این ترتیب می‌توانند به راحتی دست به طراحی و کنترل اجسام بزنند.
آن‌ها ساختارهای مورد نظر خود را با یک پرینتر سه‌بعدی حرفه‌ای چاپ کردند که اجسام را با استفاده از بیش از 40 ماده مختلف چاپ می‌کند. اجسام چاپ شده توسط محققان از دو ماده تشکیل شده است: یک پلیمر سفت و محکم که بخش اعظم جسم را تشکیل داده و یک پلیمر الاستیکی که برای ساخت بخش‌های متحرک به کار رفته است. محققان تمام بخش‌ها را در یک مرحله چاپ می‌کنند.
شی می‌گوید: چاپ چهار بعدی مزایای زیادی دارد. پرینت کردن یک شکل صاف اولیه با بخش‌های سخت و الاستیکی در یک مرحله کار بسیار کارآمدی است. به نظر شما ساخت اشیا سه بعدی پیچیده‌تر و زمان برتر است یا سرهم بندی کردن آن از بخش‌های مجزا از هم؟
وی می‌افزاید: به علاوه ساختارهای صاف ضمن تغییر شکل به فضای کمتری نیاز دارند و می‌توان آن‌ها را در مقصد نهایی ساخت.
تاکنون روش‌های مشابهی در هوافضا به کار گرفته شده است؛ به عنوان مثال انتقال برخی ساختارها به فضا به شکلی فشرده که کم‌ترین فضا را بگیرد. بنابراین صنعت هوافضا یکی از کاربردهای احتمالی فناوری چاپ چهاربعدی است.
- طراحی و اجرای گرافیک
- پروژه های چاپ
- ساخت صفحات وب
- هدایای تبلیغاتی
