最近では、食事全体を印刷する方法を開発している場合も、患者の顔を修復するために顔の特徴を再現する方法を開発している場合も、3Dプリンティングはほとんどの新しい研究ベンチャーの中核となるようです。
しかし、Skylar Tibbitsは事前の意欲を高めたいと考えています。彼は、4D印刷がそう遠くない将来のものになることを望んでいます。
Tibbitsが認める彼のコンセプトの名前は、最初は少し気さくでした。 マサチューセッツ工科大学では、TibbitsとStratasysとAutodesk Incの研究者が、3Dプリンターで作成しているオブジェクト、つまり印刷できるだけでなく、幾何学的なコードのおかげでオブジェクトを記述する方法を考案しようとしていました。後で形状を変更し、独自に変換することもできます。
名前が固まり、今では彼らが開発したプロセス-コードを環境の変化に直面したときに自己組織化または形状を変更できる「スマートオブジェクト」に変えることができます-建設からアスレチックウェア。
「通常、私たちは物事を印刷し、完了したと考えます」とTibbits氏は言います。 「それが最終出力であり、それからそれらを組み立てます。 しかし、時間をかけて形を変え、形を変えられるようにしたいのです。 そして、彼らに彼ら自身を集めてほしいのです。」
MITの研究科学者であるTibbitsは、昨年、大学の自己組織化研究室として知られるものを確立するためにゴーサインを与えられました。 課題は、賢い研究者がセンサーやチップに依存せずにオブジェクトを作成する方法を確認することでした。 ワイヤーやモーターなしで何かを作ることができる流体。
運がよければ、Tibbitsがこのジレンマを主要な3D印刷会社であるStratasysの知人と共有したとき、彼らは、水中に置くと150％拡大する印刷材料を開発したと彼に語った。 有望に思えた。 しかし、本当の問題は、オブジェクトが膨張したスポンジのように膨らむのではなく、特定の角度を広げ、カールし、形成できるように、その変換に精度をもたらす方法でした。
Tibbitsの答え：ジオメトリ。
3Dプリンターでは、オペレーターがオブジェクトの仮想設計図をプラグインします。これは、プリンターがレイヤーごとに最終製品を構築するために使用します。 しかし、何かを「4D」にするために、Tibbitsはオブジェクトの角度と寸法だけでなく、水、動き、温度の変化などの外力に直面したときの形状の変化を指示する測定値に基づいた正確な幾何学的コードをプリンターに供給します。
つまり、コードは、素材が曲がったりカールしたりする方向、回数、角度を設定します。 そのオブジェクトが環境の変化に直面すると、形状を変えるように刺激することができます。 たとえば、パイプは、水を移動させるために拡大または縮小するようにプログラムできます。 レンガは、特定の壁に多かれ少なかれストレスをかけるために移動する可能性があります。
Tibbitsは、昨年のTEDトークで4D印刷の概念を実演しました。その間、彼は、印刷された一本鎖を「MIT」という単語に折りたたむようにプログラムする方法を示しました。
（以下のデモのビデオをご覧ください）
来るものの形
額面で、それは非常にクールな概念です。 しかし、いつこの種の変換が現実の世界で見られると期待できますか？
場合によっては、すでに発生しています。 Tibbitsは、ナノテクノロジーでは、科学者がDNAを使用してナノロボットを自己組織化するなど、物理的および生物学的材料をプログラムして形状や特性を変更することができたと指摘しています。
これを人間規模で実現することは、特に建設などのより伝統的な産業では、はるかに困難だと認めています。 しかし、Tibbitsは、少なくとも1つの企業が4Dプログラミングをインフラストラクチャに適用する方法を検討していると述べています。 被災地や、従来の建設が実現不可能または高価すぎる極端な環境で自己組織化材料を使用する可能性があると彼は言います。 たとえば、彼は宇宙で「適応型インフラストラクチャ」と呼んでいるものの未来を考えています。
Tibbits氏によると、彼の研究室は、4Dコンセプトをビジネスに組み込む方法について、多くの業界パートナーと緊密に協力しています。 棚で製品の変革が見られる場所については、Tibbitsは家具やスポーツウェアの革新を想定しています。 彼は、使用方法に応じて形状と機能を変えることができるスニーカーの例を提供しています。
「ランニングを始めたら、スニーカーはランニングシューズに適応する必要があります。バスケットボールをする場合、足首をより支えるようになります。芝生に行く場合、クリートを成長させるか、防水になります。もちろん、あなたがバスケットボールをしていることを靴が理解しているわけではありませんが、足によってどのようなエネルギーや力が加えられているかを知ることができます。湿気または温度の変化。
多次元思考
以下に、3Dおよび4D印刷のその他の最近の開発を示します。
- 陸軍作戦：米陸軍はハーバード大学、ピッツバーグ大学、イリノイ大学に助成金を与え、軍隊が自己組織化オブジェクトを使用する方法を探求し、シェルターまたは橋が形になる可能性を高めました。
- ハーバード大学の学生であるグレース・チョイは、「ミンク」と呼ばれる3Dプリンターのプロトタイプを作成しました。これは、ユーザーが想像できる任意の色を選択して、その色合いで実際にメイクを印刷できるように設計されています。
- 1日のすべての作業：中国では、エンジニアリング会社が3Dプリンターを使用して1日に10階建ての平屋建て住宅を建設しました。 幅33フィート、高さ22フィートのプリンターは、セメントと建設廃棄物の混合物を使用して、レイヤーごとに壁を構築しました。
4D印刷の可能性について詳しくは、次のビデオをご覧ください。
この記事は、StratisとAutodesk Incの4D印刷研究への関与を反映して更新されました。
