4D 프린팅이란 무엇입니까?

Jul 29, 2023

4D 프린팅은 공기, 물 또는 열에 대한 노출과 같은 특정 자극을 기반으로 시간이 지남에 따라 변형될 수 있는 3D 프린팅 개체를 만드는 프로세스입니다.

4D 프린팅은 3D 프린팅된 물체가 열이나 빛과 같은 환경 자극에 반응하여 시간이 지남에 따라 자동으로 변형되도록 프로그래밍하는 프로세스입니다.

플랫 팩으로 배송되는 자율적, 자가 조립 가구를 생각해 보세요. 스스로 건설하는 건물; 재생 지하 배관 시스템; 기능적이고 즉시 인쇄 가능한 장기.

또는 호기심 많은 Google 검색 중에 구부러진 사인파 모양의 직물이 잔혹한 시대의 라운지 의자와 유사한 것으로 말리거나 젤라틴 메이크업의 에펠 탑 미니어처가 흐트러져 열에 노출되면 모양이 회복되는 것을 본 적이 있을 것입니다.

어떤 경우이든 이러한 강력한 모핑 개체는 4D 프린팅의 렌더링이며, 이는 3D 프린팅 프로세스에 자체 활성화 속성을 도입합니다.

4D 프린팅은 시간적으로 변형되도록 설계된 자체 조립식 프로그래밍 가능 물질을 생성하여 일종의 활성 종이접기를 제작합니다. 4D 또는 4차원 용어는 본질적으로 시간을 나타내며 시간이 인쇄된 개체에 미치는 영향을 자세히 설명합니다.

마이애미 대학의 기계 및 제조 공학 조교수인 Xinyi Xiao는 "4D 프린팅을 사용하면 시간이 지남에 따라 모양이나 기능을 변경할 수 있는 추가 기능을 사용하여 물체를 인쇄할 수 있습니다."라고 말했습니다. "이것은 환경에 적응하거나 자가 수리할 수 있는 물체를 만드는 데 사용될 수 있습니다."

4D 프린팅 프로젝트에서 3D 프린팅 렌더링은 기본적으로 시간 의존적으로 만들어집니다. 완전히 제작되면 이러한 렌더링은 상호 작용하는 환경 자극에 반응하여 변형될 수 있습니다.

4D 프린팅 아이템을 구성하는 모양이 바뀌는 스마트 소재는 기하학적 코딩에 기록된 일련의 지침을 기반으로 열, 물, 빛, 바람 또는 전기와 같은 촉매에 반응합니다. 일단 활성화되면 늘어나거나, 구부러지거나, 주름지거나, 접히거나, 비틀어지거나 심지어 분해될 수도 있습니다. 나무부터 고무까지 무엇이든 자극에 반응하는 재료로 층화될 수 있습니다. 이 연습의 목적은 인간이나 기계의 개입 없이 새로운 속성을 발견하고 물체를 조작하는 것입니다.

그게 요점이에요. MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 자체 조립 연구소(Self-Assembly Lab) 설립자이자 연구 책임자인 Skylar Tibbits는 2013년 Ted Talk에서 처음으로 4D 프린팅이라는 용어를 만들면서 모터가 없고, 무선이며, 전력이 없는 기술을 만드는 것이라는 4D 프린팅의 목적을 설명했습니다.

"우리가 실제로 만들려고 하는 것은 로봇 없는 로봇입니다."라고 Tibbits는 Fast Company에 말했습니다. "우리는 에너지에 노출되면 스스로 변형될 수 있지만 작동하기 위해 회로 기판, 전자 장치 또는 기타 움직이는 부품이 반드시 필요하지는 않은 재료를 설계하고 싶습니다."

Xiao는 "[4차원] 인쇄에는 잠재적으로 영향력 있는 응용 분야가 많이 있습니다"라고 말하며 의료, 유연한 전자 장치, 소프트 로봇, 심지어 가구까지 사용 사례로 나열했습니다.

예를 들어, 전도성 잉크는 전자 장치를 만드는 데 사용될 수 있다고 그녀는 말했습니다. 그러나 이 프로세스는 평면 표면에서만 제한됩니다. 4D에서 사용할 수 있는 형태 변화 동작을 적용하면 더 복잡한 전자 부품을 개발할 수 있습니다.

틈새 뉴스 매체인 3Dprint.com에 따르면 항공우주, 자동차, 의류, 건설, 군사, 의료 및 제조는 4D 공간을 탐구하는 최전선 산업입니다.

이 기술의 진정한 경이로움은 먼 미래의 잠재력에 있습니다. 오늘날 간단한 자동 접이식 의자 프린팅의 성공으로 인해 연구자와 4D 애호가들은 적응형 의료 임플란트와 자가 건축 건물을 꿈꾸게 되었습니다.

"[4차원] 인쇄는 아직 초기 단계입니다."라고 현재 자체 변형 구조 및 디자인의 숙달을 포함하여 3D와 4D를 기반으로 하는 적층 제조의 품질 관리에 연구 노력을 기울이고 있는 Xiao는 말했습니다. "그러나 이는 우리가 물건을 제조하는 방식을 바꿀 수 있는 잠재력을 가진 흥미로운 기술입니다. 사람들이 디지털에서 물리적으로 제조 라인을 재구성할 수 있으려면 창의성을 유지하는 것이 필수적입니다."