Imagine que sus cortinas se extienden o se retraen automáticamente sin necesidad de levantar un dedo. La tecnología de impresión 4-D reversible podría hacer realidad estas 'cortinas inteligentes' sin el uso de sensores o dispositivos eléctricos, y en su lugar, depender de los niveles cambiantes de calor durante el transcurso del día para cambiar su forma.

La impresión en cuatro dimensiones se refiere esencialmente a la capacidad de los objetos impresos en 3D para cambiar de forma con el tiempo en respuesta al calor o al agua. por ejemplo, mientras que el aspecto de reversibilidad le permite volver a su forma original. Sin embargo, para que vuelva a su forma original normalmente se requiere estirar o tirar manualmente del objeto, lo que puede resultar laborioso y consumir mucho tiempo.

En años recientes, Ha habido avances exitosos en el estudio de la impresión 4-D reversible, en el que el objeto recupera su forma original sin ninguna intervención humana. Lograr una impresión 4-D reversible generalmente implica el uso de hidrogel como estímulo. Como el hidrogel carece de resistencia mecánica, representa una limitación cuando se utiliza para aplicaciones de carga. Al mismo tiempo, Otro trabajo de investigación que utilizó varias capas de material como alternativa al hidrogel solo hizo que el procedimiento para permitir la actuación reversible fuera más tedioso.

Para abordar estos desafíos, Investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur colaboraron con la Universidad Tecnológica de Nanyang para desarrollar la impresión 4-D reversible sin la necesidad de hidrogel o interacción humana. Su artículo ha sido publicado en Ingenieria .

Este trabajo de investigación utilizó solo dos materiales, VeroWhitePlus y TangoBlackPlus, que estaban más disponibles y eran más compatibles para imprimir en una impresora polyjet 3D en comparación con el hidrogel. Los investigadores también demostraron en su artículo que los materiales eran capaces de retener una resistencia mecánica considerable durante y después del accionamiento.

El proceso consistió en el hinchamiento del elastómero con etanol para reemplazar la función del hinchamiento del hidrogel para inducir tensión en el material de transición. Cuando se calienta, el material de transición cambia de forma a una segunda forma. Después de que el etanol se haya secado del elastómero, calentar el material de transición nuevamente restaura su forma original, a medida que el elastómero tira del material de transición hacia atrás debido a la energía elástica almacenada en él después del secado.

El elastómero juega una doble función en este proceso, tanto induciendo tensión en la etapa de programación como almacenando energía elástica en el material durante la etapa de recuperación. Este proceso también ha demostrado ser más preciso cuando el material vuelve a su forma original en comparación con el estiramiento manual o la inducción de tensión. Si bien este enfoque aún está en su infancia, Este avance revolucionario podría proporcionar una amplia variedad de aplicaciones en el futuro, cuando haya más mecanismos y más materiales disponibles para la impresión.

"Si bien la impresión 4-D reversible en sí misma es un gran avance, Poder utilizar un material más robusto al tiempo que se garantiza una inversión más precisa durante el cambio de forma es revolucionario, ya que nos permite producir estructuras complejas que no se pueden lograr fácilmente mediante la fabricación convencional. Al depender de las condiciones ambientales en lugar de la electricidad, representa un cambio de juego en varias industrias, cambiando completamente la forma en que diseñamos, crear, empaquetar y enviar productos, "dijo el profesor Chua Chee Kai, investigador principal y Jefe de Desarrollo de Productos de Ingeniería en SUTD.