Trong khi chúng ta vẫn đang cố gắng tìm hiểu về khả năng và giới hạn của công nghệ in 3D và sản xuất đắp lớp, một khái niệm mới đã xuất hiện trong từ điển của công nghệ sản xuất. In 4D là một công nghệ sản xuất kỹ thuật số bao gồm in 3D và một chiều mới: thời gian. Điều này có nghĩa là vật liệu được in, một khi sẵn sàng, sẽ có thể biến đổi, chuyển hóa hoặc di chuyển tự động nhờ vào phản ứng của các thuộc tính tự thân của vật liệu dưới các tác động của môi trường.

Công nghệ in 4D và vật liệu tự thích ứng với môi trường
Vật liệu có thể thể biến đổi, chuyển hóa hoặc di chuyển tự động dưới tác động của môi trường

Ý tưởng này được phổ biến hóa bởi nhà nghiên cứu Skylar Tibbits, người điều phối Phòng thí nghiệm tự lắp ráp của viện Công nghệ Massachusetts (MIT), cộng tác cùng Stratasys và Autodesk. Công nghệ này vẫn còn khá mới, nhưng nhận được sự kỳ vọng của rất nhiều lĩnh vực, từ xây dựng, cơ sở hạ tầng, sản xuất ô tô và hàng không, thậm chí là ngành chăm sóc sức khỏe khi kết hợp với công nghệ in sinh học.

Công nghệ in 4D và vật liệu tự thích ứng với môi trường
Sợi carbon có thể lập trình

Mục tiêu chính của công nghệ in 4D là lập trình vật liệu, khiến chúng có thể phản ứng thông qua thông số của môi trường. Nhưng vật liệu đó sẽ được ứng dụng như thế nào? Trong buổi nói chuyện, Skylar và Tibbits đã trình bày một vài thí nghiệm đang được nghiên cứu mà vật thể khi được làm nóng hoặc kích thích bằng cách nào đó sẽ bẻ cong và giả định được khối tích ba chiều. Các nhà nghiên cứu cũng đề cập đến những khả năng khác của công nghệ in 4D, ví dụ như ở lĩnh vực cơ sở hạ tầng, các ống thoát nước có thể co lại hoặc mở rộng theo dòng chảy của nước; hoặc hệ thống cống rãnh có thể vận chuyển chất thải thông qua sự giãn nở giống như các chuyển động của nhu động ruột, có thể vượt qua các đoạn dốc trên địa hình.

Gỗ lập trình
Công nghệ in 4D và vật liệu tự thích ứng với môi trường
Gỗ lập trình

“Tương lai ứng dụng có thể thấy được trong ngành xây dựng và sản xuất hoặc ngành công nghiệp các vật liệu hiện đại, nơi các bộ phận có thể chuyển hóa tự vật liệu thô thành các cấu kiện lắp sẵn mà không cần sự can thiệp của con người. Đây thực sự là một sự thay đổi cơ bản trong nhận thức của chúng ta về cấu trúc, cho đến thời điểm này vẫn ở trạng thái tĩnh và cứng (hàng không, ô tô, công nghiệp xây dựng, v.v.) và trong tương lai sẽ trở nên linh động hơn, có thể thích ứng và điều chỉnh để thực hiện theo yêu cầu. Công nghệ in 4D được cải tiến bởi công nghệ đa vật liệu và có thể tạo ra một cuộc cách mạng về khả năng kiểm soát và lập trình chính xác các vật liệu của chúng ta từ việc hình thành ý tưởng đến các phép biến đổi hình dạng”. (Skylar Tibbits/ Phòng thí nghiệm lắp ráp, MIT).

Hiện tại cũng có những nghiên cứu về công nghệ in 4D liên quan đến các vật liệu polyme để tái tạo mô và cơ quan, hoặc thậm chí là tái cấu trúc xương. Khả năng là vô tận và thử nghiệm có thể tiến xa hơn nữa. Hãy tưởng tượng rằng trong tương lai tất cả đều là vật liệu thông minh và công nghệ in 4D có thể tạo ra lớp vỏ, thích ứng với khí hậu và phản ứng với nhiều sự biến đổi nhất. Thậm chí công nghệ này vẫn còn sơ khai và được tập trung nghiên cứu ở một số phòng thí nghiệm công nghệ trên khắp thế giới, nhưng nó vẫn có một tương lai đầy hứa hẹn. Khi chúng ta bắt đầu tìm hiểu và bắt chước bản chất thay vì làm chủ nó, kết quả thường rất ấn tượng. Nếu lịch sử cho thấy rằng công nghệ này không phải thứ mạnh nhất còn tồn tại, nhưng lại là thứ có biến đổi để thích nghi, thì in 4D với các vật liệu thông minh là điều đáng xem xét.

Dịch: Ngọc Ánh | Nguồn: Archdaily

XEM THÊM:

Bình luận từ Facebook