Atualmente, a impressão 3D parece estar no centro da maioria dos novos empreendimentos de pesquisa, seja desenvolvendo maneiras de imprimir refeições inteiras ou recriando características faciais para reparar o rosto de um paciente.
Mas o Skylar Tibbits quer aumentar a aposta: ele espera que a impressão em 4D seja a coisa do futuro não tão distante.
O nome de seu conceito, Tibbits admite, foi um pouco despreocupado no começo. No Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Tibbits e pesquisadores das empresas Stratasys e Autodesk Inc. estavam tentando encontrar uma maneira de descrever os objetos que estavam criando em impressoras 3D - objetos que não apenas podiam ser impressos, mas graças ao código geométrico, Também poderia mudar a forma e transformar-se por conta própria.
O nome ficou preso, e agora o processo que eles desenvolveram - que transforma código em "objetos inteligentes" que podem se auto-montar ou mudar de forma quando confrontados com uma mudança em seu ambiente - poderia muito bem surgir em vários setores, da construção à construção. desgaste atlético.
“Normalmente, imprimimos as coisas e achamos que estão prontas”, diz Tibbits. “Essa saída final e depois montamos eles. Mas queremos que eles sejam capazes de transformar e mudar de forma ao longo do tempo. E nós queremos que eles se ajuntem. ”
Tibbits, um cientista pesquisador do MIT, foi liberado no ano passado para estabelecer o que é conhecido como o laboratório de auto-montagem da universidade. O desafio era ver como os pesquisadores inteligentes poderiam fazer um objeto sem depender de sensores ou chips; quão fluidos eles poderiam fazer algo sem fios ou motores.
Por sorte, quando a Tibbits compartilhou esse dilema com conhecidos da Stratasys, uma importante empresa de impressão 3D, eles disseram a ele que a empresa havia desenvolvido um material de impressão que se expande em 150% quando colocado na água. Soou promissor. Mas a verdadeira questão era como trazer precisão a essa transformação para que um objeto pudesse se desdobrar, enrolar e formar ângulos específicos em vez de apenas inchar como uma esponja inchada.
Resposta dos Tibbits: Geometria.
Com uma impressora 3D, um operador conecta-se a um modelo virtual de um objeto, que a impressora usa para construir o produto final, camada por camada. Para fazer algo "4D", Tibbits alimenta a impressora com um código geométrico preciso baseado nos próprios ângulos e dimensões do objeto, mas também medições que ditam como ele deve mudar de forma quando confrontado com forças externas como água, movimento ou mudança de temperatura .
Em suma, o código define a direção, o número de vezes e os ângulos nos quais um material pode dobrar e enrolar. Quando esse objeto é confrontado com uma mudança no ambiente, ele pode ser estimulado a mudar de forma. Tubos, por exemplo, poderiam ser programados para expandir ou encolher para ajudar a movimentar a água; tijolos poderiam mudar para acomodar mais ou menos estresse em uma determinada parede.
Tibbits demonstrou o conceito de impressão 4D em uma palestra TED no ano passado, durante a qual ele mostrou como um único fio de material impresso poderia ser programado para dobrar, por si só, a palavra “MIT”.
(Veja um vídeo dessa demonstração abaixo)
As formas das coisas por vir
Pelo valor de face, é um conceito muito legal. Mas quando podemos esperar ver esse tipo de transformação no mundo real?
Em alguns casos, eles já estão acontecendo. Tibbits ressalta que, na nanotecnologia, os cientistas têm conseguido programar materiais físicos e biológicos para mudar suas formas e propriedades - como usar o DNA para se auto-montar nanorrobôs.
Fazer isso acontecer em escala humana, ele admite, é muito mais desafiador, particularmente em setores mais tradicionais, como a construção. Mas a Tibbits diz que pelo menos uma empresa está interessada em ver como a programação 4D pode ser aplicada à infraestrutura. Há potencial, diz ele, em usar materiais de auto-montagem em áreas de desastre ou ambientes extremos, onde a construção convencional não é viável ou muito cara. Por exemplo, ele vê um futuro para o que ele chama de “infraestrutura adaptativa” no espaço.
Tibbits diz que seu laboratório está trabalhando de perto com vários parceiros da indústria sobre maneiras de incorporar o conceito 4D em seus negócios. Quanto a onde podemos ver produtos transformadores nas prateleiras, a Tibbits prevê inovação em móveis ou roupas esportivas. Ele oferece o exemplo de tênis que podem mudar de forma e funcionar em resposta à forma como estão sendo usados.
"Se eu começar a correr", disse ele, "os tênis devem se adaptar a tênis. Se eu jogar basquete, eles se adaptam mais para apoiar meus tornozelos. Se eu for na grama, eles devem crescer ou ficar à prova d'água se Não é como se o sapato entendesse que você está jogando basquete, é claro, mas pode dizer que tipo de energia ou que tipo de forças estão sendo aplicadas pelo seu pé. Ela pode se transformar com base na pressão. umidade ou mudança de temperatura.
Pensamento multi-dimensional
Aqui estão alguns outros desenvolvimentos recentes em impressão 3D e 4D:
- Manobras do Exército: O Exército dos EUA concedeu uma subvenção à Universidade de Harvard, à Universidade de Pittsburgh e à Universidade de Illinois para explorar maneiras pelas quais os militares poderiam usar objetos de auto-montagem, aumentando a possibilidade de abrigos ou pontes que saltam em forma.
- Apenas não diga a ninguém que sua maquiagem saiu direto da impressora: a estudante de Harvard Grace Choi criou um protótipo para uma impressora 3D chamada "Mink" que foi projetada para permitir que os usuários escolham qualquer cor imaginável e realmente imprimir a maquiagem nesse tom.
- Tudo em um dia de trabalho: na China, uma empresa de engenharia usou impressoras 3D para construir 10 casas de um andar em um dia. As impressoras, que tinham 33 pés de largura e 22 pés de altura, usavam uma mistura de cimento e resíduos de construção para construir as paredes, camada por camada.
E para saber mais sobre o potencial da impressão 4D, confira este vídeo:
Este artigo foi atualizado para refletir o envolvimento da Stratys e da Autodesk na pesquisa de impressão em 4D.
