3D-printing har utvecklats enormt de senaste åren. I dag används tillverkningsmetoden för att producera allt från kläder till mänsklig vävnad och hela hus på kort tid.
Som om detta inte var nog har forskare i USA nu tagit utskrifterna till nästa dimension – i ordets faktiska bemärkelse. För nu kommer 4D-printing, där den fjärde dimensionen utgörs av tid.
Ändrar sig efter omgivningen
Tekniken bakom 4D är i stort sett densamma som för 3D-printing. Det vill säga att en skrivare följer en virtuell ritning och applicerar utskriftsmaterialet, som ofta är en slags plast, i flera lager till dess att det tredimensionella objektet är färdigt.
Nyheten är att skrivaren nu även får instruktioner om hur det utskrivna objektet ska reagera då omgivningen förändras. Ett föremål kan till exempel ändra form eller egenskaper om temperaturen förändras, om det utsätts för tryck eller hamnar i vatten.
Utveckla mänskliga organ
Instruktionerna för hur ett föremål ska förändras kallas geometrisk kod. För att demonstrera tekniken har forskare från Harvard printat ett blomliknande föremål vars blad rör sig vid kontakt med vatten. Beroende på vilken riktning skrivaren har applicerat objektets "fibrer" vrider sig blommans blad på olika sätt.
Blomman saknar praktisk funktion – men i framtiden kan den komma att rädda liv. Rörelsemönstret är nämligen influerat av naturliga processer och tekniken kan bli användbar för att utveckla konstgjorda vävnader eller organ, det säger en av de ansvariga forskarna, Jennifer Lewis, till New Scientist.
Konstruktioner i extrema miljöer
4D-printing befinner sig ännu i forskningsstadiet, men responsiva objekt lär kunna användas på mängder av sätt, framhåller Skylar Tibbits, som forskar om ämnet på MIT och varit i kontakt med representanter från olika industrier.
Ett användningsområde skulle kunna vara att bygga i extrema miljöer. En struktur som kan ändra form och montera sig själv vore till exempel perfekt i rymden där traditionella byggtekniker fungerar dåligt, menar han. Eller hemma i vardagsrummet om det innebar att man slapp montera möblerna själv.
Skor ett tänkbart område
Tibbits tror att konceptet så småningom kan nå hyllorna i form av konsumentprodukter. Som exempel nämner han skor som kan ändra form och funktion beroende på hur de används:
– Om jag börjar springa kan skorna anpassa sig och bli löparskor. Om jag spelar basket förändras de så att jag får mer stöd för anklarna. Om jag går på gräs så skulle de kunna skjuta ut dubbar och om det regnar blir de vattentäta. Skon förstår naturligtvis inte att du spelar basket men vet vilka slags krafter foten utsätts för och förändras och transformeras baserat på förändringar i tryck, fukt eller temperatur.
Foto: Wyss Institute at Harvard University