Cela fait plus de 30 ans que nous avons inventé l’impression 3D. Il est maintenant temps d’aller de l’avant, une longueur d’avance. Dans la même intention, chercheurs et scientifiques ont travaillé au développement de l’impression 4D.
Bien que cela stimule encore et que nous devions attendre un peu plus longtemps pour explorer ce que la technologie impliquerait, il y a eu beaucoup de discussions à ce sujet.
Les gens se demandent ce que cela signifie. Par conséquent, il est important de connaître toutes les informations dont nous disposons actuellement sur l’impression 4D.
L’expérimentation du projet MIT Self Assembly essaie de prouver qu’il existe une étape un peu plus avancée après l’impression 3D et qui peut être mise en pratique d’ici quelques années.
Si la fabrication additive secouait le monde par son concept consistant à ajouter un matériau avec d’autres pour former un tout nouveau matériau, l’impression 4D serait encore plus importante.
Qu’est-ce que le projet d’auto-assemblage du MIT ? Quelles suggestions donne-t-il sur l’impression 4D ? Quelles sont les estimations sur le moment où cette technologie arrivera sur le marché ? Et quels obstacles doit-il surmonter ? Voici quelques-unes des questions fondamentales auxquelles nous essaierons de répondre dans cet article en essayant de nous concentrer davantage sur la technologie d’impression 4D.
Qu’est-ce que l’impression 4D ?
Combien d’entre vous ont vu le film Transformers ? Je suppose, presque tout le monde. Le concept derrière ce film était le suivant : existe-t-il une technologie grâce à laquelle les objets sont fabriqués de manière à pouvoir se transformer en une autre forme à tout moment ?
Essayez de vous rappeler de ce film, les Cybertrons. Comment se sont-ils transformés d’Autobot en voiture, en camion, chaque fois que cela était nécessaire ?
Ce concept est réfléchi puis tenté de le mettre en œuvre. Maintenant que nous avons obtenu un succès considérable avec l’impression 3D, pouvons-nous transformer un objet imprimé en 3D en une autre structure ?
C’est la question que se sont posée les chercheurs de technologie d’impression 4D. C’est quelque chose qui ne peut pas être fait sans l’aide de facteurs d’influence externes.
Ainsi, la température, la lumière ou d’autres stimuli environnementaux doivent être utilisés pour modifier les caractéristiques de la pièce imprimée en 3D.
Ce concept a été étudié au laboratoire d’auto-assemblage du MIT. Le but là-bas était de combiner technologie et design pour inventer des technologies d’auto-assemblage et de matériaux programmables.
L’objectif principal de la construction de cette technologie était de profiter aux secteurs de la construction, de la fabrication, de l’assemblage de produits et de la performance. Cependant, les crédits de l’invention de cette technologie sont également attribués à Stratasys et Autodesk.
Bien que le nom des chercheurs australiens et singapouriens soit à son comble en parlant d’impression 4D, personne n’a encore obtenu de résultats significatifs avec cette technologie.
Il y a des discussions sur le fait que les scientifiques du monde entier utilisent de plus en plus cette technologie pour s’assurer qu’ils sont les premiers à faire une percée. Mais à ce jour, les seules discussions sont que nous nous rapprochons de plus en plus de cette technologie.
Frappons maintenant une corde sensible pour voir la différence exacte entre l’impression 4D et 3D.
Quelle est la différence entre l’impression 3D et l’impression 4D ?
Avec l’impression 3D, vous pouvez imprimer des objets à partir de zéro. Vous disposez des matières premières, comme des poudres métalliques ou des photopolymères ou des filaments plastiques ou des résines comme dans diverses technologies d’impression 3D.
Vous les chauffez, les solidifiez couche par couche, puis effectuez le post-traitement pour obtenir une bonne finition de surface. Mais imaginez que le matériau que vous avez fabriqué à partir de l’impression 3D est capable d’agir plus fort que ses capacités s’il est soumis à une certaine température ou à un support léger…
L’impression 4D consiste à apporter cette dimension supplémentaire aux matériaux. L’impression 3D consiste à répéter une structure 2D couche par couche dans un chemin d’impression prédéterminé.
Alors que l’impression 4D consiste à transformer l’objet imprimé en 3D déjà créé au fil du temps. La quatrième dimension que nous utilisons ici est le temps. Et nous utilisons cette dimension pour changer la forme de l’objet déjà existant.
Ce changement peut être apporté à un objet en utilisant des matériaux programmables et avancés qui fonctionnent différemment lorsqu’ils sont exposés à une température, à la lumière ou à l’eau plus élevée.
En développant davantage cette idée, on peut supposer que l’équipement utilisé sur les chantiers de construction peut être limité à un ou deux. S’ils sont imprimés en 4D, ils peuvent changer de forme au fil du temps et être l’équipement dont vous avez besoin, quand vous en avez besoin.
Aussi cool que cela puisse paraître sur l’imagination, il est si difficile dans ses mises en œuvre. Alors, regardons maintenant la partie difficile. Pourquoi est-ce difficile à mettre en œuvre ?
Quelles entreprises y travaillent ? Et qu’attendre de cette technologie ? Mais avant cela, un bref aperçu du fonctionnement de l’impression 4D ?
Quel est le principe de fonctionnement de l’impression 4D ?
Pour mieux comprendre ce principe, vous pouvez imaginer une boîte déjà imprimée en 3D par la technologie FDM par exemple. Imaginez maintenant un stimulus environnemental entrant en contact avec cette boîte et dès qu’il entre en contact avec cette boîte, la boîte s’aplatit.
D’une certaine manière, c’est idiot car on pourrait penser que l’objet revient en 2D à partir de 3D. Mais c’est la magie de la technologie d’impression 4D.
Pour prouver que cette technologie n’est pas seulement idiote et peut avoir des impacts massifs, imaginons l’essentiel de telles boîtes. Ils sont censés être transportés d’un endroit à un autre.
Maintenant, si nous avons cette technologie en place, nous emballons plus de boîtes que ce que nous pouvons si nous n’avons pas la technologie (tout comme la situation actuelle).
Et pendant le déballage, nous pouvons avoir d’autres stimuli environnementaux pour changer à nouveau les boîtes en 3D. C’est comme changer la forme et la structure de la pièce imprimée en 3D chaque fois que nécessaire, en fonction de son application.
La technologie d’impression 4D utilise des imprimantes 3D commerciales, par exemple une imprimante Polyjet. L’entrée de ces imprimantes n’est pas ordinaire, mais des matériaux « intelligents ».
Tout comme l’hydrogel ou un polymère à mémoire de forme. Ces matériaux intelligents ont des propriétés thermomécaniques grâce auxquelles ils peuvent changer de forme. Et c’est ce qui les différencie des matériaux 3D ordinaires qui sont utilisés pour l’impression 3D.
L’avantage d’utiliser des matériaux intelligents par rapport aux matériaux 3D est qu’ils n’ont pas la rigidité comme l’une de leurs caractéristiques.
Ils peuvent se transformer d’une forme à l’autre à l’aide de certains facteurs externes. Ces facteurs externes peuvent différer d’un matériau à l’autre.
Vous voulez en savoir plus sur les avantages de l’impression 4D ? Allez!
Quels sont les avantages de l’impression 4D ?
- Le premier avantage de l’impression 4D est le changement de taille. Imaging, une imprimante de bureau capable d’imprimer des matériaux de taille supérieure à elle-même ! Cela peut être fait par pliage informatique. Étant donné que les objets imprimés en 4D peuvent changer de forme, rétrécir et se déplier, les objets trop volumineux pour que les imprimantes y soient imprimées peuvent être compressés pour l’impression 3D et intégrés dans une forme secondaire. Tout comme nous avons un fichier compressé d’un fichier trop volumineux pour être envoyé. Exactement comme ça, nous serions, espérons-le, en mesure d’avoir des objets compressés d’objets trop volumineux pour être fabriqués.
- Le prochain avantage de l’impression 4D serait d’obtenir des matériaux ayant des propriétés inconnues à ce jour. Jusqu’à présent, nous avons déjà vu des expériences de polymères à mémoire de forme multimatériaux. Ces matériaux peuvent se transformer d’une forme à l’autre en présence de stimuli environnementaux. À quel point cela peut-il être important pour l’industrie de la santé? Dans lequel nous avons besoin de dispositifs qui peuvent changer de forme libérés dans le médicament du patient qui peuvent atteindre la partie endommagée et la réparer.
Voyons comment les entreprises expérimentent cette idée.
Tentatives d’entreprises pour expérimenter cette idée
Dans ses Ted Talks, le professeur assistant du MIT, Skylar Tibbits, déclare qu’il est fasciné par les capacités de l’impression 3D. Il ajoute en outre comment il souhaite amener l’impression 4D à un autre niveau.
Tibbits s’est concentré sur le domaine de la fabrication d’un objet 4D qui peut changer de forme avec exactitude et précision, chaque fois que nécessaire.
Depuis 2014, Tibbits travaille avec Autodesk pour créer un système informatique qui permet aux utilisateurs d’effectuer des entrées géométriques pour mesurer des objets imprimés en 3D qui seront convertis en 4D après certains processus.
Tibbits travaille actuellement au laboratoire d’auto-assemblage ouvert au MIT. Il est éditeur du journal d’impression 3D et de fabrication additive qui offre d’excellentes informations sur les objets et les conceptions d’impression 3D. Il est très positif à l’idée de voir l’impression 4D dans un avenir proche.
En mettant particulièrement l’accent sur notre vie quotidienne, Tibbit explique comment l’impression 4D peut être appliquée pour changer la taille des baskets en fonction du pied. Et aussi pour changer de vêtements en fonction de la météo.
Il existe également d’autres technologies qui sont recherchées simultanément avec l’impression 4D. Un exemple d’une telle technologie est la structure moléculaire. Cette technologie les organise en structures complexes lorsqu’elles sont agitées.
Outre Tibbits, le professeur australien Marc a créé la première vanne d’eau imprimée en 4D avec l’aide de son équipe de chercheurs.
Cette vanne se ferme lorsqu’elle est exposée à l’eau chaude et se rouvre lorsque les températures élevées sont refroidies. Ceci est créé en utilisant la propriété de l’encre hydrogel pour répondre rapidement à la chaleur.
À l’Université de technologie et de design de Singapour, Zhen Ding et son équipe ont développé un nouveau processus qui intègre cinq étapes majeures de l’impression 4D en une seule.
Il montre comment une étoile plate prend la forme d’un dôme ou d’une fleur dont les pétales se ferment et s’ouvrent au contact de l’eau chaude.
Alors que nous discutions des expériences de divers professeurs sur l’impression 4D, vous voudrez peut-être examiner d’autres applications de l’impression 4D avant de conclure l’article.
Applications potentielles de l’impression 4D
- Un système de tuyauterie qui peut s’auto-réparer : les plombiers n’auraient plus besoin de déterminer où se trouvent les dommages, puis de grimper jusqu’à cette partie pour les résoudre. Avec l’aide de l’impression 4D, nous serions en mesure de développer des tuyaux qui peuvent changer leurs diamètres en fonction du débit et de la demande en eau. De plus, les tuyaux seraient peut-être capables de se guérir chaque fois qu’ils se fissureraient ou se casseraient en raison de leur capacité à réagir aux changements environnementaux.
- Meubles qui pourront s’auto-assembler : Beaucoup d’efforts sont consentis de nos jours dans l’assemblage des meubles, ce qui serait négligeable ou presque nul si l’impression 4D devenait réalité. L’impression 4D nous permettrait de construire une planche plate qui peut se recroqueviller pour devenir une chaise chaque fois que nous souhaitons nous asseoir dessus.
- Utilisation de matériaux transformables dans l’espace : En raison du coût élevé des matériaux imprimés par impression 3D, il devient difficile de les utiliser dans l’espace. L’impression 4D pourrait être une aubaine dans ce cas. Et comme cela peut transformer leur forme de l’une à l’autre, au lieu d’utiliser plusieurs pièces, nous ne pouvions utiliser que des pièces uniques. Cela peut à son tour réduire le coût global des pièces.
- Industrie de la mode : Comme nous l’avons déjà mentionné plus haut dans l’article, les vêtements pourraient changer en fonction de la météo et les baskets en fonction de la taille du pied.
- Industrie médicale : nous pourrions développer une protéine qui change de forme ou une protéine qui se replie automatiquement qui peut être administrée au corps des patients. La partie à noter ici, ils ne seront pas de la taille qu’ils sont censés être en vrai, et ce n’est qu’après être allé à l’orgue où il en faut, il peut s’ouvrir.
La conclusion
Il y a encore plus d’exemples que vous pouvez parcourir qui prouvent que quelque chose se rapproche de ce concept.
L’impression 3D a déjà prouvé qu’elle a des applications dans tous les domaines, donc, l’impression 4D, ça va affecter nos façons de penser aussi. Nous penserions à utiliser exactement la même quantité de choses/machines/pièces, qui sont nécessaires.
En fait, si vous développez un peu plus l’impression 4D et recherchez la solution qu’elle est capable de fournir, vous la trouverez peut-être même bien plus avancée que toutes les autres technologies existantes. Alors, attendons l’avenir qui nous attend.
