4Dプリンターは4つの3D印刷技術を組み合わせて変形可能な電子部品を製造します

4Dプリンターは4つの3D印刷技術を組み合わせて変形可能な電子部品を製造します
2018 年 3 月 24 日、Antarctic Bear は、ジョージア工科大学の研究者が、柔らかい素材と硬い素材でできた部品を同時に作成し、形状が変化する 3D プリント構造物に導電ワイヤを直接取り付けることができる 4D プリンターを開発したことを知りました。



H. ジェリー・チー博士は、アメリカ化学会第 255 回全国大会および博覧会で講演し、専門家の聴衆に新しい 4D プリンター (形状変化構造を印刷できるマルチテクノロジー 3D プリンター) を紹介し、それが航空宇宙、医療、その他の業界で 4D 印刷の使用をどのように加速できるかを説明しました。

この珍しい新しい 3D/4D プリンターは、熱やその他の刺激にさらされると形状を変えることができる自己組織化構造を作成できると言われています。プリンターは、一度に複数の素材を印刷できるため、特に便利です。

「私たちは、3D および 4D 印刷の実用化を大幅に拡大できる新世代の機器を開発しています」と Qi 氏は語ります。「私たちのプロトタイプ プリンターには、従来の 3D 印刷で使用されるプロセスを簡素化し、高速化すると思われる多くの機能が統合されています。」

ジョージア工科大学は、プリンターの用途に関して高い目標を設定しており、この機械で印刷されたアイテムは複数の分野にわたる多くのプロセスを変革する可能性があると述べています。



「さまざまな材料を使用して、硬い部品と柔らかい部品を同時に作成し、導電性の糸を形状変化構造に直接組み込むことで、最終的には私たちの世界を作り変える可能性のあるさまざまな 4D 製品の開発の基盤を築くことができます」と Qi 博士は述べています。

実は私たちは昨年、チー博士とその同僚がシンガポール工科デザイン大学(SUTD)と中国の西安交通大学の研究者と協力し始めたこの研究の初期段階について記事を書いています。

Science Advances 誌に掲載された彼らの最初の 4D 印刷研究では、「機械プログラミングの後処理ステップ」を 3D 印刷プロセスに直接組み込む方法を示し、加熱によって新しいオブジェクトに変換できる 3D 印刷オブジェクトの作成を可能にしました。

現在、その研究は大きく進歩しており、研究者たちは 4 つの独自の 3D 印刷技術を 1 台のマシンに組み合わせた実用的な 4D プリンターの完成に近づいています。

これらの技術は、エアロゾル、インクジェット、直接インク書き込み、熱溶解積層法 (FDM) であり、これらの複数の 3D 印刷機能により、4D プリンターは、ハイドロゲル、銀ナノ粒子ベースの導電性インク、液晶エラストマー、形状記憶ポリマー (SMP) などの硬質および弾性材料を含む幅広い材料を処理できます。



これらの SMP は、形状を変える 4D 印刷プロセスの重要な要素であり、形状を「記憶」し、加熱すると事前に設定された形状に変形するようにプログラムできます。

さらに、この多用途の 3D プリンターは、さまざまな白色、灰色、または黒色の光を投影してコンポーネントを形成および固めることができます。研究者らによると、このグレースケールの照明は「架橋反応」を引き起こし、成分の挙動を変える可能性があるという。

たとえば、明るい色合いでは硬い部分を作成し、暗い色合いでは柔らかい部分を作成できます。硬化設定を組み合わせることで、3D プリントされたオブジェクトを構造の他の部分とは異なる方法で曲げたり伸ばしたりすることができます。

これらの 4D プリントされたオブジェクトをより機能的にするために、3D プリンターは直接インク書き込みプリントヘッドを使用して部品内に配線を配線することもできます。

チームは現在、アトランタのチルドレンズヘルスケアと協力し、4Dプリンティングを使用して腕が変形した子供たちの義手を印刷できるかどうかを調査しています。

「この症状を持つ子供の割合はごくわずかで、商業的な関心も高くなく、ほとんどの保険では費用がカバーされない」とチー医師は語った。 「しかし、これらの子どもたちは日常生活で多くの困難に直面しており、私たちの新しい4Dプリンターが彼らがこれらの困難を克服するのに役立つことを願っています。」

この4Dプリント技術がどのように発展していくのか楽しみです。


出典: 3ders

4Dプリント

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