Analiza

Imprimarea 3D a fost doar începutul pentru 4D

• Bookmarks: 37881


Imprimarea 3D este departe de a se fi instalat într-un confortabil mainstream. Este încă în plin proces de facere, cu mult potențial rămas de explorat. Iată că, însă, în vâltoarea acestui fenomen aflat încă în plină desfășurare, își fac loc informații despre ceea ce s-ar putea numi începutul unei inovații ce va surclasa imprimarea 3D. Și ce nume era mai potrivit pentru asta decât imprimarea 4D?

P1000158

Un parteneriat deloc întâmplător
Cercetătorii de la Laboratorul Self-Assembly al MIT (Massachusetts Institute of Technology), specialiștii de la Stratasys și cei de la compania de software Autodesk și-au pus laolaltă tot capitalul de știință pentru a demara proiectul care să pună la punct ceea ce este deja promovat drept imprimare 4D.
Din perspectiva cutumelor tehnologice prezente, este destul de greu să înțelegem pe deplin noul concept 4D, mai ales când el este descris de inițiatorii săi drept un proces de auto configurare și transformare. Cum ar fi, de exemplu, un element imprimat pe o coală sau un obiect obținut prin imprimare 3D care se transformă, luând o altă formă, totul sub influența unui anume tip de energie. Pentru a face posibil acest deziderat, echipa a lucrat la dezvoltarea unor materiale inteligente, cu acele proprietăți care să le permită să treacă de la o stare la alta sub acțiunea apei, folosită ca activator de energie.
Proiectul de cercetare este condus de Skylar Tibbits, unul din membrii echipei MIT, laborator care investighează noua tehnologie de ani buni și care se arată foarte optimist în privința rezultatelor pe care le va putea livra în viitorul apropiat imprimarea 4D. „Suntem implicați în această cercetare de mai bine de cinci ani și am mizat, încă de la bun început, pe atragerea și implicarea companiilor aflate în poziții de leader în ceea ce ține de emergențele tehnologice. Am deschis acest laborator având foarte clar în minte intenția de a-l anima prin cercetări colaborative”, spune Tibbits. Echipa condusă de acesta a construit de-a lungul celor cinci ani o multitudine de prototipuri capabile să se autoasambleze sau să se autoreconfigureze. „Am ajuns până în punctul în care am reușit crearea de prototipuri capabile să-și schimbe forma și proprietățile fără nicio intervenție umană. Acum ne aflăm în etapa în care trebuie să transformăm sistemul creat dintr-unul deștept într-unul genial. Pentru a atinge acest superlativ, mai avem nevoie de perfecționarea câtorva mecanisme”, sintetizează Tibbits parcursul și statusul actual al proiectului de cercetare.

Cum a început totul
Tibbits recunoaște că a dat numele noii tehnologii la impuls- lucra cu obiecte obținute prin imprimare 3D, cărora încerca să le atașeze un cod geometric astfel încât acestea să se poată transforma și reasambla singure, așa că primul lucru la care s-a gândit a fost 4D. Deși pus la întâmplare, numele a fost păstrat totuși, părând cea mai potrivită variantă care putea surprinde esența noii tehnologii.
Înainte de nume a fost însă ideea. „În mod normal, suntem obișnuiți să fabricăm obiecte cărora nu întâmplător le spunem produse finite, pentru că ciclul lor de viață și funcțiile sunt destul de limitate. Ceea ce am urmărit a fost crearea unui produs capabil să se transforme și să-și schimbe forma în timp. Și, foarte important, care să se poată autoasambla.” Provocare pe care Tibbits a luat-o în serios, alături de cei de la Stratasys și Autodesk. Misiunea lor era să găsească o soluție care să nu depindă de senzori sau chip-uri, adică să identifice un proces fluid, care să nu fie dependent de fire sau motoare. Întâlnirea dintre Tibbits și cei de la Stratasys a fost de bun augur, căci cei din urmă tocmai puseseră la punct un material care avea capacitatea de a se extinde cu 150% la contactul cu apa. Întrebarea reală era însă cum să controlezi cu precizie un proces de transformare a materialului, astfel încât obiectul în cauză să se desfacă și să se curbeze singur după un anumit pattern. Răspunsul lui Tibbits a fost simplu: prin geometrie. În imprimarea 3D, operatorul încarcă macheta obiectului, iar imprimanta depune controlat straturi de material, în funcție de coordonatele dictate de software. Pentru a crea acel ceva „4D”, Tibbits a transmis imprimantei 3D un cod geometric precis, creat pe baza dimensiunilor și unghiurilor, dar și a măsurătorilor care dictau cum se va transforma obiectul la interacțiunea unor factori externi precum apa, mișcarea sau o variație de temperatură. Pe scurt, codul dictează direcția, unghiurile și numărul situațiilor în care un material se poate îndoi sau curba. În momentul în care obiectul devine expus la o schimbare de mediu, își schimbă automat starea. Conductele subterane, de pildă, pot fi programate să se strângă sau să se extindă pentru a înlesni circulația apei. Tibbits a prezentat conceptul imprimării 4D în cadrul unei conferințe TED din 2013, unde a demonstrat cum o simplă bandă de material poate fi programată să-și schimbe autonom forma.

4D= 3D îmbunătățit
“Cercetarea conceptului imprimării 4D a fost demarată de la bun început în colaborare cu Stratasys. Parteneriatul a țintit demararea unui proces de cercetare închegat, care să plece cu obiectul clar al creării de materiale inteligente, care se pot autopersonaliza.” Imprimarea 4D reprezintă de fapt o imprimare 3D îmbunătățită, noutatea venind din capacitatea materialelor folosite de a se transforma. Imprimarea 4D vine cumva să răspundă neajunsurilor imprimării 3D: o viteză de lucru lentă și materiale care nu au încă acele atribute structurale și responsive. Echipa de cercetare a ales să folosească pentru testele experimentale imprimanta Stratasys Connex 3D, datorită capacității sale de a aborda o gamă largă de materiale. Echipamentul permite unui material să se comporte după coordonatele geometrice impuse, iar altuia să acționeze ca un agent energetic care să facă posibilă trecerea de la o stare la alta. Folosirea simultană a două materiale și crearea unei simbioze perfecte între ele este cheia reușitei creării unui material inovator sau, mai corect spus, a unui sistem care se autoadaptează. În termenii realității concrete, aplicațiile care se pot obține prin intermediul imprimării 4D par a fi nelimitate. Tibbits susține că noua tehnologie va permite, de exemplu, crearea de echipamente sportive care au capacitatea de a se adapta utilizatorului în funcție de variațiile condițiilor de mediu și temperaturii corpului.

Dacă încep să alerg, sneakerii vor lua forma unor pantofi de alergat, dacă joc baschet, forma se schimbă din nou pentru a-mi fi susținute gleznele, dacă plouă devin impermeabili și tot așa, în funcție de conjunctură. Nu e ca și cum pantoful ar înțelege că facem un sport sau altul, însă poate fi programat să-și modifice forma în funcție de presiunea aplicată și de schimbarea nivelului de umiditate sau a temperaturii

Un potențial deocamdată greu de înțeles
“Atâta vreme cât tehnologia se află încă în fașă, este dificil de cuprins toate aplicațiile în care va fi folosită. Tot ceea ce putem afirma acum este că există un potențial imens în ea. De exemplu, va fi o tehnologie adoptată rapid de armată pentru zonele de război, unde astăzi ai nevoie de un tip de geantă, iar mâine, când misiunea se schimbă, ai nevoie ca acea geantă să devină mai încăpătoare. Imaginați-vă că puteți face asta folosind același obiect, care-și schimbă forma și structura în funcție de condițiile de mediu sau la activarea unor stimuli controlați de om” explică Shelly Linor, director la Stratasys. În sprijinul afirmației sale stă filmul care se bucură deja de o bună popularitate în spațiul web, în care o bandă de material obținută prin imprimare 3D își schimbă forma și se autoasamblează în forma unui cub atunci când este plasată în apă. „Deși tehnologia nu este încă disponibilă pentru comercializare, va produce mutații de mentalitate și abordări prin atributul revoluționar al autoasamblării care va schimba radical conceptul de manufacturare”, mai spune Linor. Lucru de care vom avea nevoie în mod firesc, dacă coordonatele umane, economice și cele de mediu vor continua să fluctueze așa cum s-a întâmplat în anii recenți. Imprimarea 4D pare, fără dubii, prima dintr-o generație tehnologică foarte avansată, în fapt atât de avansată că e greu de pătruns pe deplin din perspectiva prezentului. „Tehnologia la care lucrăm va genera o schimbare radicală a felului în care înțelegem conceptul de structură, cel puțin la felul în care ne raportăm la acesta acum- ca la unul static și rigid. Gândiți-vă la industria auto, aerospațială sau cea de construcții și cum ar putea evolua ele spre registre dinamice, adică adaptabile pentru conjuncturi specifice.”

Țintă: schimbarea de mentalități
Al treilea nume implicat în cercetare este Autodesk, companie specializată în software 3D. Autodesk este cel mai recent membru al echipei conduse de Tibbits, căreia i s-a alăturat în urmă cu trei ani. Carlos Olguin, coordonatorul departamentului de cercetare cu cel mai pretențios nume din cadrul companiei- Bio/Nano/Programmable Matter- crede că imprimarea 4D reprezintă mult mai mult decât un concept inspirat de biologie și pus în slujba ingineriei de dragul creării unor lucruri care să intrige prin noutate. „În opinia mea, imprimarea 4D aduce o regândire completă a proceselor de producție- de la transport la asamblare, de la uzul operațional la dezasamblare și reciclare”, explică acesta. Orice produs va putea beneficia de integrarea de senzori și activatori, grație tehnologiei 4D. Olguin se declară profund implicat în procesul de cercetare, declarând că departamentul pe care-l conduce la Autodesk se află într-o permanentă misiune de atragere a celor mai reputate minți academice care să contribuie la perfecționarea și implementarea tehnologiei 4D.

Cât de curând este curând?
Conceptul 4D pare foarte cool, cu atât mai cool cu cât face tehnologia prezentă să pară destul de limitată. Va mai fi însă cool când va fi cu adevărat disponibilă pentru publicul larg? Câte mutații se vor fi petrecut până atunci? Însuși Tibbits mărturisește că lucrurile se întâmplă deja. În nanotehnologie s-au făcut deja progrese imense, fiind deja posibilă programarea materialelor fizice și biologice în scopul înzestrării lor cu capacitatea de a-și schimba proprietățile și forma.
Pentru a aduce imprimarea 4D în lumea reală, e nevoie de schimbarea mentalităților în multe domenii atașate încă de cutume de lucru, unul dintre cele mai vizate fiind cel al construcțiilor. Deși Tibbits susține că cel puțin o companie și-a manifestat interesul pentru noua tehnologie, mai ales pentru aplicații ce țin de infrastructură, drumul este încă lung și cu multe obstacole de surmontat. „Există potențial imediat pentru aplicații 4D, în special în zonele predispuse sau afectate de dezastre naturale, unde materialele care se pot auto asambla ar fi o alternativă salutară la soluțiile convenționale de construcție, cel puțin pe termen scurt.” Tibbits anticipează totuși că, cel mai curând, vom putea vedea aplicații 4D în zona echipamentelor sportive și în industria fabricării de mobilă. Pentru a-și sprijini afirmația, dă exemplul unor sneakeri care și-ar putea modifica forma în funcție de cum sunt folosiți. „Dacă încep să alerg, sneakerii vor lua forma unor pantofi de alergat, dacă joc baschet, forma se schimbă din nou pentru a-mi fi susținute gleznele, dacă plouă devin impermeabili și tot așa, în funcție de conjunctură. Nu e ca și cum pantoful ar înțelege că facem un sport sau altul, însă poate fi programat să-și modifice forma în funcție de presiunea aplicată și de schimbarea nivelului de umiditate sau a temperaturii.” O proiecție avangardistă, care intră în coliziune cu mizele consumului de masă și cu structurile mamut de producție care nu vor fi ușor de schimbat.

Similar Posts:

37 recommended
comments icon0 comments
0 notes
881 views
bookmark icon

Write a comment...