O que é impressão 4D?

Jul 29, 2023

A impressão 4D é o processo de criação de objetos impressos em 3D que podem se transformar ao longo do tempo com base em estímulos específicos, como exposição ao ar, água ou calor.

A impressão 4D é um processo em que os objetos impressos em 3D são programados para se transformarem de forma autônoma ao longo do tempo em resposta a estímulos ambientais, como calor ou luz.

Pense em móveis autônomos e de montagem automática entregues em embalagens planas; edifícios que se constroem sozinhos; sistemas de tubulação subterrânea regenerativos; órgãos funcionais e prontos para impressão.

Ou talvez, durante uma curiosa pesquisa no Google, você tenha visto um tecido curvo em forma de onda senoidal se enrolar em algo parecido com uma poltrona da era brutalista ou a miniatura da Torre Eiffel de uma maquiagem de gelatina flácida, recuperando a forma quando exposta ao calor.

Seja qual for o caso, esses poderosos objetos que se transformam são as renderizações da impressão 4D, que introduz propriedades de autoativação no processo de impressão 3D.

A impressão 4D cria matéria programável e automontável, projetada para se transformar temporalmente, fabricando uma espécie de origami ativo. O termo 4D ou quarta dimensão representa essencialmente o tempo e detalha o efeito do tempo no objeto impresso.

“Com a impressão 4D, os objetos podem ser impressos com recursos extras que permitem que eles mudem de forma ou função ao longo do tempo”, disse Xinyi Xiao, professor assistente de engenharia mecânica e de manufatura na Universidade de Miami. "Isso pode ser usado para criar objetos que podem se adaptar ao seu ambiente ou até mesmo se autorreparar."

Em projetos de impressão 4D, as renderizações impressas em 3D são basicamente feitas para serem dependentes do tempo. Uma vez totalmente fabricadas, essas renderizações podem se transformar em resposta aos estímulos ambientais com os quais interagem.

Os materiais inteligentes que mudam de forma que compõem os itens impressos em 4D reagem a um catalisador – como calor, água, luz, vento ou eletricidade – com base em um conjunto de instruções escritas em sua codificação geométrica. Eles podem alongar, dobrar, enrugar, dobrar, torcer ou até mesmo desintegrar uma vez ativados. Qualquer coisa, de madeira a borracha, pode ser estratificada com materiais responsivos a estímulos. O objetivo desta prática é descobrir novas propriedades e manipular objetos sem intervenção humana ou mecânica.

Esse é o ponto principal. Skylar Tibbits, fundador e diretor de pesquisa do Laboratório de Automontagem do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, descreveu o objetivo da impressão 4D – criar tecnologia sem motor, sem fio e sem energia – quando cunhou o termo pela primeira vez durante um Ted Talk em 2013.

"O que realmente estamos tentando fazer são robôs sem robôs", disse Tibbits à Fast Company. “Queremos projetar materiais que possam se transformar quando expostos à energia, mas que não requeiram necessariamente placas de circuito, eletrônicos ou outras partes móveis para operar”.

"A impressão [quatrodimensional] tem muitas áreas de aplicação influentes em potencial", disse Xiao, listando médicos, eletrônicos flexíveis, robôs macios e até móveis como casos de uso.

Por exemplo, a tinta condutora pode ser usada para construir dispositivos eletrônicos, disse ela. Este processo, no entanto, é limitado em superfícies planas. Ao adaptar o comportamento de mudança de forma disponível em 4D, componentes eletrônicos mais complicados podem ser desenvolvidos.

Aeroespacial, automotivo, vestuário, construção, militar, saúde e manufatura são as indústrias de vanguarda que exploram o espaço 4D, de acordo com o canal de notícias de nicho 3Dprint.com.

A verdadeira maravilha dessa tecnologia está em seu potencial de horizonte distante. O sucesso de hoje em imprimir uma cadeira simples e auto-dobrável tem pesquisadores e entusiastas de 4D sonhando com implantes médicos adaptativos e edifícios autoconstruídos.

"A impressão [quatrodimensional] ainda está em seus estágios iniciais", observou Xiao, cujos esforços de pesquisa estão atualmente concentrados no controle de qualidade na manufatura aditiva, com base em 3D e 4D, incluindo o domínio da estrutura e do design autotransformados. "Mas é uma tecnologia excitante que tem o potencial de mudar a forma como fabricamos objetos. Manter a criatividade é fundamental para que as pessoas possam reimaginar a linha de fabricação de digital para físico."