Immagina di avere le tue tende estese o ritratte automaticamente senza bisogno di alzare un dito. La tecnologia di stampa 4-D reversibile potrebbe rendere queste "tende intelligenti" una realtà senza l'uso di sensori o dispositivi elettrici, e invece fare affidamento sui mutevoli livelli di calore nel corso della giornata per cambiare la sua forma.

La stampa quadridimensionale si riferisce essenzialmente alla capacità degli oggetti stampati in 3D di cambiare forma nel tempo in risposta al calore o all'acqua, Per esempio, mentre l'aspetto di reversibilità gli consente di tornare alla sua forma originale. Però, per farlo tornare alla sua forma originale di solito è necessario allungare o tirare manualmente l'oggetto, che può essere laborioso e richiedere tempo.

Negli ultimi anni, ci sono state scoperte di successo nello studio della stampa 4-D reversibile, in cui l'oggetto recupera la sua forma originale senza alcun intervento umano. Il raggiungimento della stampa 4-D reversibile di solito comporta l'uso di idrogel come stimolo. Poiché l'idrogel è privo di resistenza meccanica, rappresenta una limitazione quando viene utilizzato per applicazioni portanti. Allo stesso tempo, altri lavori di ricerca che utilizzavano vari strati di materiale in alternativa all'idrogel rendevano solo più noiosa la procedura per consentire l'attuazione reversibile.

Per affrontare queste sfide, i ricercatori della Singapore University of Technology and Design hanno collaborato con la Nanyang Technological University per sviluppare la stampa 4-D reversibile senza la necessità di idrogel o interazione umana. Il loro articolo è stato pubblicato in Ingegneria .

Questo lavoro di ricerca ha utilizzato solo due materiali, VeroWhitePlus e TangoBlackPlus, che erano più facilmente disponibili e compatibili per la stampa in una stampante polyjet 3D rispetto all'idrogel. I ricercatori hanno anche dimostrato nel loro articolo che i materiali sono stati in grado di mantenere una notevole resistenza meccanica durante e dopo l'attuazione.

Il processo consisteva nel rigonfiamento dell'elastomero con etanolo per sostituire la funzione del rigonfiamento dell'idrogel per indurre stress sul materiale di transizione. Quando riscaldato, il materiale di transizione cambia la sua forma in una seconda forma. Dopo che l'etanolo è stato asciugato dall'elastomero, il riscaldamento del materiale di transizione ripristina nuovamente la sua forma originale, poiché l'elastomero tira indietro il materiale di transizione a causa dell'energia elastica immagazzinata in esso dopo l'essiccazione.

L'elastomero svolge una duplice funzione in questo processo, sia inducendo stress in fase di programmazione sia immagazzinando energia elastica nel materiale durante la fase di recupero. Questo processo si è anche dimostrato più preciso quando il materiale ritorna alla sua forma originale rispetto allo stiramento manuale o all'induzione di stress. Anche se questo approccio è ancora agli inizi, questo sviluppo rivoluzionario potrebbe fornire un'ampia varietà di applicazioni in futuro, quando più meccanismi e più materiali saranno disponibili per la stampa.

"Sebbene la stampa 4-D reversibile sia di per sé un grande progresso, poter utilizzare un materiale più robusto garantendo un'inversione più precisa durante il cambio forma è rivoluzionario, in quanto ci consente di produrre strutture complesse che non possono essere facilmente raggiunte attraverso la fabbricazione convenzionale. Facendo affidamento sulle condizioni ambientali anziché sull'elettricità, rappresenta un punto di svolta in vari settori, cambiando completamente il modo in cui progettiamo, creare, imballare e spedire i prodotti, " ha detto il professor Chua Chee Kai, capo ricercatore e responsabile dello sviluppo del prodotto di ingegneria in SUTD.