لوله‌های چهار بعدی

چاپ چهار بعدی، اشیایی را ایجاد می‌کند که می‌توانند تغییر شکل بدهند. این لوله‌ها می‌توانند شکل خود را با توجه به دما و فشار مایعاتی که درون آنها جریان دارد، تغییر دهند.
 
اکثر اشیایی که با چاپگر سه بعدی ساخته می‌شوند، ثابت هستند. آنها بدون دخالت انسان نمی‌توانند کاری انجام دهند و هر جا که قرار داده شوند، همانجا باقی می‌مانند. در مقابل، یک شیء چاپی چهار بعدی می‌تواند به محیطی که در آن قرار دارد پاسخ دهد و با آن سازگار بشود و ممکن است شکل یا اندازه و یا رنگ آن تغییر کند.
 

چاپ سه بعدی چیست؟

چاپ لوله‌های آبی را تصور کنید که فشار آب را در طول خود تغییر می‌دهند. پیشنهادهای فراوانی از ایستگاه‌های قابل انعطاف در فضا و یا در سیاره‌های دور وجود دارد که ممکن است با چاپ چهار بعدی قابل طراحی شده باشند. محققان همچون لیپسون معتقدند چاپ چهاربعدی می‌تواند تأثیر بزرگی روی دنیای روباتیک داشته باشد: چاپگرها می‌توانند ربات‌هایی را تولید کنند که با پرینتر قابل تکثیر هستند.
 
اما این برنامه‌ها برای تبدیل شدن به واقعیت نیاز به کار بیشتری دارند، دانشمندان ابتدا باید مواد هوشمندی را طراحی کنند که عملکرد آنها شناخته شده است.
 
تیبیتس اسکیلار می‌گوید: آیا می‌توان برنامه ‌ها و نه فقط کامپیوترها را برنامه ریزی کرد؟  وی یکی از پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست در کمبریج و پیشگام در چاپ چهار بعدی است. او می‌گوید: این موضوع نه تنها در مورد چاپ چند بعدی است بلکه در مورد این می‌باشد که چگونه می‌توانیم هر گونه مواد مورد نیاز برای تغییر شکل وسایل خودمان را پیدا کنیم.
 

صرفه جویی در چاپ

چاپ سه بعدی نام خود را از اینکه اشیای جامدی را که دارای سه بعد هستند چاپ می‌کند، گرفته است. بعد چهارم نیز در مورد چاپ چهار بعدی است که از بعد زمان می‌آید. در فیزیک و ریاضی، زمان اغلب به عنوان بعدی است که بعد از طول، عرض و ارتفاع در نظر گرفته می‌شود. اشیاء جامد ممکن است در طول زمان تغییر کنند. آنها ممکن است حرکت کنند، شکل خود را تغییر دهند یا به شیوه‌های دیگری تغییر کنند. به طور مشابه، یک شی چاپی چهار بعدی چیزی است که پس از چاپ آن قابل تغییر است.
 
یوجین پی، در دانشگاه برونل انگلستان لندن، به عنوان مثال می‌گوید: پنجره‌های چهار بعدی می‌تواند تغییر کند تا نور بیشتری را در طول روز مسدود کند. او می‌گوید: "شاید زمانی که اشعه‌های خورشید می‌درخشند و به دمای خاصی می‌رسند، (پرده‌ها) پنجره‌ها را برای شما خواهند بست و پنجره‌ها بسته خواهند شد. در حال حاضر، پرده‌ها باید با دست یا اهرم‌ها و موتورهای کوچک تنظیم شوند. مزیت چاپ چهار بعدی این است که توانایی تغییر شکل را می‌تواند داشته باشد. بدون اینکه نیاز به نیروهای خارجی باشد. او توضیح می‌دهد: این مواد، به اندازه کافی هوشمند هستند تا آنچه را که می‌خواهید انجام دهید، انجام دهند.
 
پی فکر می‌کند مواد چهار بعدی دارای خاصیتی مانند گیاهان گوشتخوار هستند. هنگامی که یک حشره بر روی یکی از این گیاهان قرار می‌گیرد، گیاه به صورت اتوماتیک پاسخ می‌دهد و گیاه بسته می‌شود و حشره به درون گیاه به دام می‌افتد. این  عکس العمل غذا را برای گیاه فراهم می‌کند. به طور مشابه نیز یک شی چهار بعدی دارای یک عمل خاص است که تنها زمانی اتفاق می‌افتد که عاملی باعث آن بشود.
 
پی می‌گوید: اصل موضوع همین است، گرچه مطالب بسیار متفاوتی وجود دارد.
 
پزشکی ممکن است یکی از مهم‌ترین زمینه‌هایی باشد که چاپگر چهار بعدی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. برای چند سال گذشته، پزشکان و دانشمندان در میشیگان در حال کار بر روی یک پروژه هستند که چاپ سه بعدی را برای سه پسر کوچک انجام داده است. هر کودک دچار یکی از مشکلات تهدید کننده زندگی تشخیص داده شده بود.
 
هدف پزشکان ایجاد دستگاهی بود که می‌تواند در گلوهای این کودکان به کار گرفته شود تا آنها را از مشکلات تنفسی خطرناک برهاند.
 
محققان با استفاده از رایانه‌ها تصاویری سه بعدی با استفاده از اشعه ایکس از تراشه‌های موجود در دستگاه تنفسی پسران به نمایش گذاشتند. آنها آن اسکن‌ها را به یک برنامه کامپیوتری فرستادند. محققان این دستگاه‌ها را با یک چاپگر سه بعدی با استفاده از یک ماده پلاستیکی ویژه و ایمن ساخته‌اند که بسیار شبیه بافت است. پزشکان جراح این اسپلیت‌ها را به هر یک از کودکان پیوند زدند و دستگاه‌ها را به کار انداختند!
 
در طول سه سال بعد، ابعاد دستگاه با رشد هریک از کودکان افزایش پیدا کرد و کودکانی که با مشکلات تهدید کننده زندگی متولد شده بودند، زندگی عادی خود را آغاز کردند.
 
تیبیتس در مورد آزمایشگاه خود می‌گوید: هر روز متفاوت است. او توضیح می‌دهد که تیمش تکنولوژی‌های جدید را اختراع کرده و مرزهای علم را تا جایی که ممکن است جابه جا کرده و علایق جدیدی را در پشت آن کشف می‌کنند.
 
آنها علاوه بر کار بر روی مواد چاپی، با مواد مختلفی مانند چوب، کربن، پلاستیک و فلز برای ساخت سازه‌های خود کار کرده‌اند. تیبیتس می‌گوید تیم وی تکنولوژی را برای استفاده افراد دیگر در موارد مختلفی توسعه می‌دهد. تیم او ساختارهای مختلفی را ایجاد کرده‌اند که می‌توانند در شرایط مختلفی مانند آب، گرما یا نور تغییر کنند.
 
چاپ مواد هوشمند مزیت دیگری نیز دارد: زباله کمتر. تیبیتس فکر می‌کند مواد را می‌توان طوری برنامه ریزی کرد تا به روش خاصی کار کنند و همچنین متوقف شدن را به نحو خاصی اجرا کنند.
 چاپ مواد هوشمند مزیت دیگری نیز دارد: زباله کمتر. تیبیتس فکر می‌کند مواد را می‌توان طوری برنامه ریزی کرد تا به روش خاصی کار کنند و همچنین متوقف شدن را به نحو خاصی اجرا کنند.وی می‌گوید: همه این محصولات قابل برنامه ریزی، زمانی که خراب شوند، دور ریخته نخواهند شد و حتی زمانی که منسوخ می‌شوند، می‌توانند خود را به اجزای اساسی خود تبدیل کنند تا در آینده محصولات جدیدی با قابلیت‌های واقعی ساخته شوند.
 
تکنولوژی چاپ چهار بعدی در آینده دارای برنامه‌های هوشمند بسیاری خواهد شد. با این حال، همانند هر فن آوری در حال ظهور دیگری، همچنان موانع بسیاری پیش می‌آید که در آینده واقعیت می‌یابد.
 
 

منبع: سایت ساینس نیوز فور استیودنتس