Una línea es la distancia más corta entre dos puntos, pero "A-line, "un sistema de impresión 4-D desarrollado en la Universidad Carnegie Mellon, toma una ruta más tortuosa. Unidimensional, Las estructuras de plástico en forma de "línea" producidas con el sistema A-line pueden doblarse, se pliegan y se retuercen en formas predeterminadas cuando se activan con el calor.

Los objetos impresos en 3-D que luego cambian de forma son la definición misma de la impresión en 4-D. Pero el proceso adquiere cualidades especiales cuando los objetos pueden pasar por aberturas estrechas. Una varilla insertada a través de un estrecho cuello de botella, por ejemplo, podría transformarse en un anzuelo para sacar un objeto de la botella. O un largo Un sujetador delgado insertado a través de los orificios en el asiento de una silla podría bloquear la pata de una silla en su lugar.

El método A-line también puede ser útil para fabricar dispositivos compatibles, como muelles helicoidales y pinzas. Estos son difíciles de producir en forma final con una impresora 3-D, pero se pueden imprimir fácilmente como varillas que adquieren su forma final cuando se sumergen en agua caliente.

Hacer palos que se transformen en nuevos objetos es una hazaña que Lining Yao, profesor asistente en el Instituto de Interacción Humano-Computadora de CMU, y sus colegas del Morphing Matter Lab han logrado utilizar un método Impresora 3D para aficionados y un solo tipo de material termoplástico.

"No es imprimir la línea lo que es difícil, pero está desarrollando la herramienta de software que le permite diseñar, simular y fabricar la línea, "Yao explicó.

El grupo usó ácido poliláctico, o PLA, el material más común utilizado en la impresión 3D, para producir sus objetos. El PLA se encoge en reacción al calor a lo largo de la dirección en la que se imprimió, dijo Guanyun Wang, becario postdoctoral en el laboratorio Morphing Matter. Eso hace posible controlar cómo se transformará la forma de un objeto en función del espaciado de los segmentos activos y pasivos, el grosor de los segmentos y en la dirección de impresión de cada segmento, él explicó.

La plataforma A-line desarrollada por el equipo de Yao incluye una biblioteca de ocho direcciones de flexión que se pueden combinar para producir geometrías simples o complejas. También incluye una herramienta de diseño personalizada para ayudar a los usuarios a combinar estos diferentes tipos de curvas para lograr las formas deseadas.

Ye Tao, un académico visitante en el HCII de la Universidad de Zhejiang, dijo que el equipo provocó la flexión al sumergir los palos de ingeniería en agua calentada a unos 170 grados Fahrenheit. La transformación también se puede activar con una pistola de calor, con fibra de carbono incrustada para calentamiento resistivo o con vapor a través de canales huecos en las varillas.

Al igual que con otros objetos impresos en 4-D, Una ventaja de las varillas A-line es que pueden enviarse como un paquete plano y activarse en el sitio para convertirse en soportes de carpa. armazones de sillas o esculturas. Pero Yao prevé algunas aplicaciones que son peculiares de los objetos con forma de línea. Al usar hidrogeles sensibles al campo eléctrico en lugar de PLA, por ejemplo, Podría ser posible desarrollar una línea biocompatible que un cirujano pudiera atravesar espacios estrechos del cuerpo y transformar remotamente en pinzas quirúrgicas. Controlando campos eléctricos, también podría ser posible controlar el movimiento de las pinzas.

"A través de este trabajo, esperamos ampliar el espacio de diseño de la tecnología de impresión 4-D, ", Dijo Yao." Alentamos a los diseñadores a pensar en nuevos usos adicionales de la línea A ".

Un artículo de investigación que describe A-Line se presentó a principios de este año en CHI 2019, Conferencia de la Asociación de Maquinaria de Computación sobre Factores Humanos en Sistemas de Computación.