Menjelajahi Pencetakan 4D: Material Pengubah Bentuk Transformatif untuk Aplikasi Adaptif

Temukan dunia pencetakan 4D yang inovatif, di mana material pintar berevolusi dari waktu ke waktu. Pelajari tentang aplikasinya dalam bidang kesehatan, kedirgantaraan, dan konstruksi, serta tantangan dan potensi masa depan dari teknologi terobosan ini.

Pencetakan 4D: Bahan Pengubah Bentuk untuk Produk Adaptif

Artikel mengenai pencetakan 4D dimulai dengan Pendahuluanmemberikan definisi dan gambaran umum tentang produk adaptif yang dimungkinkan oleh teknologi ini. Kemudian mengeksplorasi Munculnya Pencetakan 4Ddengan merinci konteks historisnya, para perintis utama, dan upaya penelitian awal. Diskusi bergeser ke bagian Evolusi Material Cerdasmenyoroti berbagai jenisnya, termasuk polimer memori bentuk (shape memory polymers/SMP), hidrogel, polimer responsif, dan bahan yang terinspirasi oleh bio. Selanjutnya, artikel ini membahas Aplikasi Pencetakan 4D di berbagai sektor.

Dalam Kesehatanmembahas implan yang dipersonalisasi, prostetik, rekayasa jaringan, dan sistem penghantaran obat. The Konstruksi Bagian ini mencakup struktur adaptif, teknologi perbaikan sendiri, dan inovasi pengendalian iklim. Bagian Dirgantara menyoroti desain yang ringan dan struktur yang dapat digunakan. Mekanisme di balik objek cetak 4D dirinci dalam bagian tentang Mekanika Objek Cetak 4Dyang mencakup mekanisme deformasi yang dapat diprogram, elemen dasar dan transformasi, serta struktur adaptif seperti kekakuan yang dapat dialihkan dan rasio Poisson yang dapat disetel.

The Kesimpulan merangkum potensi transformatif pencetakan 4D sekaligus membahas prospek dan tantangan di masa depan. Terakhir, bagian dari Pertanyaan Umum menjawab pertanyaan umum tentang bahan, objek yang diproduksi, mekanisme kerja, dan tantangan saat ini.

Pencetakan 4D adalah jenis manufaktur aditif yang relatif baru yang memperkenalkan dimensi keempat dalam pembentukan objek, yaitu waktu. Pencetakan 4D berasal dari kemampuan material pintar ketika diintegrasikan ke Pencetakan 3D untuk menciptakan struktur dan material yang dapat mengubah bentuk atau fungsinya dari waktu ke waktu sebagai respons terhadap rangsangan di lingkungannya. Kemampuan dinamis yang dijelaskan memberikan prospek baru untuk merancang dan membuat barang yang sangat serbaguna dan adaptif. Oleh karena itu, saat ini potensi inovasi pencetakan 4D menginspirasi para peneliti untuk mempelajari material baru dan alat praktis untuk mengubah industri.

Pada skala mikro, kita dapat memprogram perilaku dan memungkinkan untuk membuat objek skala makro yang dapat mengubah bentuknya sesuai dengan program. Hal ini memungkinkan aplikasi mulai dari perangkat biomedis hingga bangunan responsif hingga pesawat ruang angkasa yang dapat digunakan. Artikel ini mengeksplorasi kemajuan terbaru yang mendorong batas-batas teknologi pencetakan 4D. Artikel ini membahas bahan pintar baru yang memungkinkan reaksi canggih terhadap berbagai pemicu.

Buku ini juga membahas teknik fabrikasi untuk mengintegrasikan bahan yang responsif terhadap rangsangan ini. Aplikasi pencetakan 4D disurvei di berbagai sektor seperti perawatan kesehatan, infrastruktur, dan kedirgantaraan. Mekanisme di balik objek cetak 4D juga ditinjau. Secara keseluruhan, artikel ini bertujuan untuk menjelaskan dampak transformatif dan potensi masa depan pencetakan 4D.

Sebuah analisis memberikan wawasan ke dalam minat global dalam topik pencetakan 4D dari waktu ke waktu. Apabila membandingkan minat pencarian untuk "pencetakan 4D" dengan semua pencarian dalam basis data Google, ada beberapa tren penting yang muncul. Tingkat minat telah meningkat secara bertahap sejak ide ini diusulkan dan melonjak pada bulan Maret 2018, dan sekali lagi pada bulan April 2020. Hal ini menunjukkan meningkatnya rasa ingin tahu dan kesadaran seputar teknologi ini di kalangan pengguna Internet di seluruh dunia.

Berdasarkan wilayah, negara-negara dengan pencarian terbanyak termasuk Amerika Serikat, India, Kanada, Inggris, dan Korea Selatan - yang menunjukkan keterlibatan khusus dari negara-negara maju dan berteknologi tinggi. Minat utama juga datang dari Australia, Jerman, Afrika Selatan dan Taiwan. Ketika menganalisis istilah pencarian terkait, "aplikasi pencetakan 4D" dan "bahan pintar pencetakan 4D" adalah konsep yang umumnya dicari. Hal ini menandakan ketertarikan tidak hanya pada proses itu sendiri, tetapi juga bagaimana proses ini dapat memungkinkan material dan perangkat baru.

Institusi pendidikan tampil menonjol dalam pertanyaan terkait, menyoroti peran pencetakan 4D dalam penelitian dan pengajaran teknik manufaktur generasi berikutnya. Secara keseluruhan, analisis ini menunjukkan bahwa meskipun masih merupakan bidang yang sedang berkembang, pencetakan 4D mendapatkan daya tarik yang signifikan secara global sebagai teknologi yang mengganggu dengan beragam aplikasi di berbagai industri dan pasar di seluruh dunia.

Munculnya pencetakan 4D

Pencetakan 4D muncul dari keterbatasan pencetakan 3D yang hanya menghasilkan objek statis. Pencetakan 4D memajukan manufaktur aditif dengan memasukkan dimensi waktu melalui penggunaan bahan pintar yang dapat mengubah bentuk atau fungsi selama periode tertentu sebagai respons terhadap pemicu lingkungan. Hal ini membuka jalan untuk mencetak struktur yang lebih rumit daripada apa yang dapat dicapai dengan pencetakan 3D saja. Fleksibilitas memungkinkan konstruksi yang dicetak untuk membentuk struktur baru yang khusus untuk bangunan 4D. Oleh karena itu, salah satu pelopor pertama pencetakan 4D dianggap sebagai Skylar Tibbits, yang pertama kali menyebutkan hal baru ini pada tahun 2013, pada konferensi TED.

Pada tahun 2014, Tibbits dan timnya menulis salah satu makalah akademis pertama tentang pencetakan 4D dan menjelaskan bagaimana SMP dapat digunakan untuk menginduksi perubahan bentuk pada objek cetak 3D. SMP memiliki kemampuan unik untuk mengingat bentuk sementara dan kemudian melanjutkan bentuk asli ketika terkena panas, memungkinkan pemrograman transformasi yang tepat. Tibbits mendemonstrasikan bagaimana menggabungkan SMP ke dalam pencetakan 3D dapat menghasilkan objek yang mampu secara aktif mengubah bentuknya dari waktu ke waktu. Setelah karya awal Tibbits, banyak ilmuwan dan insinyur di seluruh dunia mulai mengeksplorasi potensi penggunaan dan aplikasi pencetakan 4D.

Studi awal berfokus pada pengembangan material pintar yang sesuai yang dapat diintegrasikan dengan teknik manufaktur aditif. Penelitian yang ketat mengeksplorasi perilaku sensitif terhadap rangsangan dari SMP, hidrogel yang memiliki kepekaan terhadap kelembapan dan perubahan sifat LCE oleh suhu, cahaya, dan penyebab lainnya. Di antara teknologi pencetakan 4D populer yang digunakan, beberapa yang paling umum adalah ekstrusi material seperti Pemodelan Deposisi Gabungan di mana bahan dengan titik leleh rendah diekstrusi dari nosel dalam berbagai lapisan dan Material Jetting yang menggunakan pemrosesan cahaya digital di mana sinar ultraviolet digunakan untuk menyembuhkan polimer atau resin yang berbeda dalam bentuk lapisan cair.

Para peneliti juga menggunakan inkjet Pencetakan 3D untuk pelapisan bahan pintar heterogen dalam struktur yang sama. Dengan memilih material pintar secara hati-hati dan mencocokkannya dengan metode pencetakan yang sesuai, para ilmuwan dapat membuat struktur yang dapat berubah sendiri yang diprogram untuk berubah dengan rangsangan eksternal tertentu.

Evolusi material pintar

Penelitian yang signifikan telah menghasilkan kemajuan penting dalam pengembangan bahan pintar yang digunakan untuk pencetakan 4D. Namun, SMP adalah salah satu contoh paling populer dari bahan pintar yang dapat mengingat dan mereproduksi bentuk sementara ketika suhu meningkat selama masa transisi. Penelitian yang lebih ekstensif difokuskan pada komposisi SMP dan parameter cetak untuk memberikan pergeseran bentuk yang lebih akurat dan konstan. Hidrogel pintar yang didasarkan pada perubahan kelembapan juga telah dijelaskan dalam berbagai publikasi karena biokompatibilitas dan kecenderungannya untuk menembus jaringan, sehingga cocok untuk industri biomedis dalam aplikasi seperti templat jaringan dan pembawa obat.

Penelitian mengenai polimer responsif telah menciptakan bahan yang tidak hanya bereaksi terhadap rangsangan termal, tetapi juga terhadap perubahan pH, paparan cahaya, atau lingkungan kimiawi. Hal ini telah memperluas pemicu yang memungkinkan untuk mengaktifkan transformasi bentuk. Polimer kristal cair dan elastomer yang mampu mengarahkan di sepanjang jalur pencetakan, menawarkan peluang untuk perubahan bentuk yang diinduksi secara fotomekanis. Paduan memori bentuk seperti nitinol yang dapat pulih dengan pemanasan telah terbukti berguna dalam perangkat medis dan aktuator yang membutuhkan gerakan yang tepat dan dapat dibalik. Baru-baru ini, penelitian yang signifikan mengeksplorasi bioinspirasi, meniru perilaku responsif yang diamati di alam.

Material yang berubah warna seperti gerakan tanaman fototropik telah direalisasikan. Para ilmuwan juga mendesain molekul cerdas yang dapat mencapai transformasi pada tingkat molekuler. Kemajuan dalam sintesis bahan sekarang memungkinkan penggabungan molekul fungsional yang disesuaikan ke dalam tinta dan polimer yang dapat dicetak. Penelitian juga menyempurnakan proses fabrikasi untuk mengintegrasikan kombinasi bahan pintar secara mulus untuk perilaku multi-responsif. Inovasi-inovasi ini terus memperluas khasanah bahan yang digerakkan oleh rangsangan yang memungkinkan objek cetak 4D.

Aplikasi Pencetakan 4D

Teknologi pencetakan 4D telah dieksplorasi secara luas di berbagai industri karena kemampuannya untuk menciptakan material dan struktur yang dinamis dan dapat berubah sendiri. Penelitian yang signifikan telah difokuskan pada pemanfaatan potensi teknologi ini untuk solusi yang lebih baik dan lebih berkelanjutan di sektor perawatan kesehatan, konstruksi, kedirgantaraan, otomotif, dan lingkungan.

Kesehatan

Bidang perawatan kesehatan telah menjadi area aktif dalam penelitian pencetakan 4D karena tuntutan untuk solusi medis yang dipersonalisasi. Implan dan prostesis yang menggunakan pencetakan 4D kini dapat beradaptasi secara tepat dengan variasi anatomi pasien. Para peneliti membuat stent yang dapat mengembang sendiri yang menyesuaikan diri dengan geometri pembuluh darah selama prosedur invasif minimal untuk kesesuaian dan kenyamanan yang lebih baik. Prostetik dinamis mengubah bentuk berdasarkan gerakan tubuh untuk mengembalikan gerakan alami. Rekayasa jaringan menerapkan pencetakan bio 4D untuk perancah responsif yang memfasilitasi pertumbuhan sel. Membangun meniru isyarat biofisik saat jaringan menjadi dewasa dengan mengubah sifat mekanik dari waktu ke waktu.

Sistem penghantaran obat menggunakan pencetakan 4D berbasis hidrogel untuk pelepasan obat secara terprogram dan multi-tahap yang disesuaikan dengan kebutuhan terapeutik. Sensor memantau faktor yang dapat larut, memicu sistem pengantaran untuk menargetkan daerah yang sakit secara lokal. Penelitian mengeksplorasi beragam rangsangan seperti suhu, cahaya, atau gradien kimiawi untuk regenerasi jaringan. Para ilmuwan membuat perancah tulang rawan yang berubah dalam kondisi fisiologis. Studi percontohan implan tambalan jantung yang mengaktifkan perubahan kelengkungan yang selaras dengan gerakan alami jantung. Para ilmuwan juga mengembangkan implan saraf yang beradaptasi dengan impuls saraf untuk rute sinyal yang rusak. Uji klinis lanjutan untuk menilai kelangsungan hidup pencetakan 4D yang meningkatkan hasil.

Konstruksi

Konstruksi secara signifikan mendapatkan manfaat dari pencetakan 4D melalui struktur yang adaptif dan dapat dirakit sendiri. Para peneliti merancang kisi-kisi struktural yang mampu memperbaiki diri sendiri dengan mendeteksi lokasi kerusakan dan mengubah geometri secara reversibel. Komponen bangunan mengatur iklim internal melalui respons higromekanis. Modul pracetak dirakit secara robotik di tempat, memangkas jadwal konstruksi. Arsitek membayangkan sistem fasad yang dapat dikonfigurasi ulang yang secara optimal mengatur bukaan setiap hari untuk ventilasi alami.

Transformasi musiman mengatur kenyamanan dalam ruangan sepanjang tahun melalui termorespon yang dapat dibalik. Beton yang dapat menyembuhkan diri sendiri mengembalikan integritas setelah retak. Pakar infrastruktur menerapkan pencetakan 4D untuk jembatan yang mendistribusikan kembali beban tegangan dengan mengubah desain setelah gempa bumi. Simulasi mengoptimalkan penggunaan sumber daya melalui struktur yang dapat diprogram ulang. Standar yang maju untuk mengesahkan daya tahan konstruksi, ketahanan beban, dan keselamatan penghuni.

Dirgantara

Rekayasa kedirgantaraan secara signifikan memotivasi inovasi pencetakan 4D untuk desain kendaraan yang ringan dan berkelanjutan. Para peneliti menciptakan sayap pesawat yang mengubah camber secara otonom saat terbang, mengoptimalkan daya angkat aerodinamis tanpa menambah massa. Perisai panas yang dapat diperluas yang dibuat untuk masuk kembali ke pesawat ruang angkasa melindungi komponen yang rapuh dalam pemanasan gesekan yang intens. Susunan surya yang dapat disebarkan yang dirangkai secara kompak untuk peluncuran terbentang secara besar-besaran di orbit untuk memaksimalkan pembangkit listrik selama misi. Struktur senyawa menyerupai pembuluh darah tanaman, mengubah konduktansi pembuluh darah yang sesuai dengan kebutuhan peredaran darah.

Kemitraan industri mengembangkan permukaan kontrol morphing pada pesawat eksperimental yang bereaksi terhadap kondisi pembebanan dinamis melalui deformasi yang dapat dibalik. Simulasi memvalidasi desain pesawat yang dapat menstabilkan diri sendiri melalui variasi torsi. Proyek-proyek memodelkan susunan satelit yang dapat dibalik untuk menghilangkan puing-puing orbital melalui gaya kontak. Para peneliti memvalidasi manfaat pencetakan 4D termasuk pengurangan hambatan 15% dan penghematan berat 20% dibandingkan dengan desain tetap. Organisasi yang mengembangkan standar berkolaborasi untuk mengesahkan kelaikan udara sistem otonom sekaligus memastikan keselamatan operasional.

Peraturan yang berkembang memperhitungkan komponen adaptif melalui tinjauan desain dan analisis kegagalan. Kemajuan yang berkelanjutan memberdayakan kendaraan responsif yang meningkatkan kinerja pesawat/pesawat ruang angkasa dan kapasitas muatan dalam misi yang berkelanjutan dan layak secara ekonomi.

Mekanika Objek Cetak 4D

Kemampuan transformasi objek cetak 4D ditentukan oleh mekanika deformasi dari bahan cerdas yang digunakan. Memahami dasar-dasar ini memandu pemodelan komputasi untuk mendesain perubahan bentuk yang dapat diulang.

Deformasi yang Dapat Diprogram

Ketika FDM atau proses berbasis ekstrusi menyimpan termoplastik seperti filamen PLA, pendinginan dengan cepat mengarahkan rantai polimer di sepanjang jalur ekstrusi karena kendala fisik dari material di sekitarnya. Orientasi ini memprogram perilaku deformasi. Pemanasan selanjutnya di atas transisi kaca mengurangi kendala, menginduksi penyusutan anisotropik di sepanjang orientasi yang didinginkan.

Penelitian mengoptimalkan efek ini melalui parameter yang dapat dikontrol. Lapisan yang lebih tipis dan lebih rendah ekstrusi temperatur menghasilkan orientasi dan penyusutan yang tinggi. Panjang segmen yang pendek mengalami relaksasi minimal, mempertahankan perubahan. Segmen yang lebih panjang atau pemanasan ulang menginduksi pelepasan stres, mengubah pemrograman. Mengatur deposisi dengan tepat memengaruhi jalur transformasi yang dikodekan dalam jaringan anisotropik.

Elemen Dasar dan Transformasi

Menggabungkan elemen dasar berpola menghasilkan deformasi yang kompleks. Pembengkokan dalam bidang terjadi dari daerah yang diawetkan/tidak diawetkan secara bergantian. Pembengkokan di luar bidang dihasilkan dari pelapisan orientasi melintang dan paralel. Konektor menentukan bentuk perantara yang stabil selama transformasi. Struktur unit terdiri dari bentuk minimum untuk perubahan bentuk. Garis tunggal menyusut secara longitudinal sambil memanjang secara melintang. Pola gelombang yang digabungkan dengan garis melengkung menjadi busur.

Merakit pola periodik mengubah kelengkungan global. Mempelajari komponen fundamental menginformasikan simulasi perubahan bentuk yang diparameterkan, desain eksperimen, dan urutan fabrikasi yang mencapai deformasi yang ditargetkan. Mengkarakterisasi perilaku penyusutan memandu penyetelan komposisi untuk meningkatkan kontrol. Pemodelan komputasi yang menerapkan perilaku material non-linear mereproduksi deformasi sendiri. Pengukuran penyusutan yang bergantung pada orientasi secara eksperimental memberikan input model.

Modifikasi berulang memvalidasi prediksi transformasi. Memahami efek skala mikro mentransfer pengetahuan di seluruh skala panjang, membantu desain struktur makroskopis.

Struktur dan Material Adaptif

Di luar komponen dasar, pencetakan 4D menggabungkan elemen yang diprogram ke dalam desain adaptif yang kompleks yang menunjukkan perilaku multifungsi. Eksperimen dan pemodelan memvalidasi konstruksi dan bahan yang dapat dikonfigurasi ulang yang menunjukkan sifat-sifat baru.

Kekakuan yang Dapat Diganti-ganti

Dengan menyelidiki perubahan kekakuan, para peneliti membangun kisi-kisi yang sesuai secara periodik dari elemen engsel dasar yang disambungkan dengan konektor fleksibel. Analisis komputasi memodelkan model nonlinier, tekukan deformasi besar di dalam konektor yang mendominasi deformasi. Eksperimen mengonfirmasi kesesuaian yang tinggi di bawah 1 N/mm. Setelah dipanaskan, konektor yang menyusut akan bersentuhan dengan cincin kaku. Pemodelan menangkap kekakuan yang diinduksi oleh kontak yang meningkat untuk menangkap respons pembebanan multiaksial. Ketegangan / kompresi menghasilkan peningkatan 30-100x melalui peregangan / pemerasan yang digabungkan dengan kompresi cincin.

Torsi menstimulasi peningkatan 100x lipat melalui pemutaran konektor yang berlawanan dengan rotasi cincin. Simulasi menguatkan tren eksperimental, meremehkan karena kelalaian porositas. Desain yang dapat disesuaikan menetapkan ambang batas kekakuan dengan memvariasikan dimensi/bahan konektor. Aplikasi mengintegrasikan sakelar yang dapat dibalik ke dalam robot lunak, tempat berlindung yang dapat disebarkan, dan kulit sensor yang mengubah sensitivitas. Memvalidasi dinamika kontak menginformasikan desain yang mengoptimalkan konfigurasi yang stabil. Kemampuan multi-kekakuan memperluas fungsionalitas.

Rasio Poisson yang dapat disetel

Memeriksa peralihan auxeticity, para peneliti membuat kisi-kisi sarang lebah yang masuk kembali dari unit kagome dasar yang berisi cincin pusat yang dihubungkan oleh lengan bersudut. Konfigurasi awal menunjukkan auxeticity di bawah tegangan yang diukur dengan -0,2 rasio Poisson yang sesuai dengan simulasi.

Pemanasan memicu perubahan sudut pembengkokan lengan antara kondisi meregang/kontraksi. Pemadatan cincin pemaksa kontak mengaktifkan rasio Poisson positif yang diukur sebagai 0,15, sekali lagi divalidasi secara komputasi. Mendemonstrasikan rasio yang dapat disetel menginspirasi isolasi vakum yang menyesuaikan konduktivitas termal atau lensa elektromagnetik yang dapat disetel.

Perangkat yang Dapat Disebarkan

Mengeksplorasi kemampuan ekspansi, para peneliti membuat stent silinder dari unit tekuk dasar yang terdiri dari lapisan pasif/aktif yang dapat disesuaikan yang menentukan perubahan kelengkungan. Eksperimen menunjukkan ekspansi radial terkontrol yang sesuai dengan simulasi. Desain stent bercabang mengintegrasikan pemisahan tangensial yang memungkinkan rotasi di luar bidang yang disimulasikan melalui parameter yang dapat disesuaikan.

Penyebaran dalam model arteri mengubah geometri dengan mempertahankan integritas. Penskalaan diameter lebih dari milimeter memungkinkan aplikasi vaskular. Simulasi penggunaan yang kompleks menginformasikan desain seperti tempat penampungan darurat yang digunakan dengan cepat atau stent tengkorak yang meminimalkan prosedur invasif. Sapuan parameter menetapkan pedoman transformasi untuk beragam perangkat di seluruh industri. Pemodelan berkelanjutan meningkatkan keandalan struktural dan kemampuan fabrikasi.

Kesimpulan

Pencetakan 4D adalah teknologi manufaktur aditif yang relatif baru yang memperluas kemampuan objek cetak 3D biasa yang memungkinkannya untuk mengubah bentuk dan bertindak sebagai respons terhadap rangsangan tertentu di lingkungannya. Pencetakan 4D didasarkan pada penyertaan bahan responsif terhadap rangsangan yang cerdas ke dalam proses fabrikasi untuk menghasilkan struktur dan perangkat fungsional yang serbaguna. Seperti yang telah ditunjukkan oleh contoh-contoh dalam artikel ini, teknologi ini memiliki aplikasi yang luas yang mencakup perawatan kesehatan, infrastruktur, transportasi, perlengkapan keselamatan, dan banyak lagi.

Meskipun kemajuan yang signifikan telah dicapai, pencetakan 4D juga menghadapi tantangan seperti mencapai kontrol yang tepat atas transformasi, mengembangkan bahan pintar canggih, menetapkan proses standar, mengintegrasikan bahan pintar dengan elektronik, dan mengatasi masalah regulasi. Penelitian yang berkelanjutan berupaya untuk mengatasi rintangan ini dengan menyempurnakan bahan, teknik fabrikasi, dan kemampuan pemodelan komputasi. Ke depan, spektrum penuh potensi pencetakan 4D masih harus dibuka.

Seiring dengan semakin matangnya teknologi ini, penggunaannya kemungkinan besar akan berkembang biak di berbagai industri dan membantu mendorong kemajuan di berbagai bidang seperti pengobatan regeneratif, perbaikan lingkungan, dan infrastruktur yang berkelanjutan. Dengan inovasi lebih lanjut ditambah dengan upaya komersialisasi yang terus berkembang, pencetakan 4D siap untuk merevolusi manufaktur global dengan memungkinkan produk dan sistem yang dinamis dan adaptif yang mampu berevolusi seiring dengan kebutuhan lingkungan dan fungsional.

Pertanyaan Umum

T: Bahan apa yang digunakan dalam pencetakan 4D?

J: Material pintar yang umum termasuk polimer memori bentuk yang berubah bentuk dengan panas, hidrogel yang bereaksi terhadap kelembapan, dan polimer responsif yang diubah oleh berbagai pemicu seperti suhu, pH, dan cahaya. Para peneliti juga mengembangkan bahan yang terinspirasi dari bio dan mengintegrasikan molekul fungsional.

T: Objek apa saja yang bisa dicetak 3D?

J: Pencetakan 4D telah menghasilkan implan dinamis, komponen pesawat ruang angkasa yang dapat digunakan, bangunan adaptif, perangkat medis yang dapat dilipat sendiri, prostetik yang berubah bentuk, tekstil responsif, dan banyak lagi. Beragam aplikasi di berbagai industri dieksplorasi seiring dengan munculnya material pintar baru.

T: Bagaimana cara kerjanya?

J: Selama pencetakan 4D, bahan cerdas disimpan dalam pola yang menyandikan transformasi. Apabila diaktifkan, anisotropi lokal menyebabkan penyusutan/ekspansi yang bervariasi, mengubah bentuk yang dapat diprediksi. Pemrograman sangat penting, membutuhkan pemahaman materi dan proses.

T: Apa saja tantangannya?

J: Pengembangan bahan yang digerakkan oleh rangsangan canggih, mewujudkan kontrol yang baik atas gerakan yang rumit, fabrikasi penskalaan, mengintegrasikan elektronik, memastikan keamanan, mengembangkan standar dan mengatur aplikasi yang muncul, merupakan area fokus saat ini untuk memajukan bidang pencetakan 4D yang menjanjikan.