دکتر «هیدئو کوداما»(Hideo Kodama) در دنیا به عنوان پدر علم چاپ سه بعدی شناخته می‌شود. در اوایل دهه ۸۰، او در حالی که به دنبال روشی برای نمونه‌سازی سریع بود، رویکردی لایه به لایه برای تولید ایجاد کرد. به طور خلاصه، چاپ سه بعدی شامل ایجاد یک شی سه بعدی با چاپ آن از طریق یک طرح ایجاد شده توسط رایانه است. همچنین به عنوان تولید افزودنی شناخته می‌شود که شامل لایه‌های مصالح ساختمانی است. در دهه ۹۰ شاهد افزایش روند توسعه فناوری‌ها بودیم تا اینکه فناوری چاپ سه بعدی در دسترس عموم قرار گرفتند. با این حال، پیشرفت متوقف نمی‌شود، زیرا پیشرفت جدیدی در حال ظهور است: چاپ ۴ بعدی.

• چاپ چهار بعدی چیست؟

این فرآیندی است که از طریق آن یک شی چاپ سه بعدی شکل خود را بر اثر عوامل خارجی مانند دما، نور یا سایر محرک‌های خارجی تغییر می‌دهد. به عبارت دیگر، آن‌ها به عنوان نوعی اوریگامی فعال عمل می‌کنند که در صورت حرارت دادن می‌توانند ساختار خود را تغییر دهند. شایان ذکر است که چاپ ۴ بعدی تکامل یافته چاپ سه بعدی است.

• چاپ ۴ بعدی چه تفاوتی با چاپ سه بعدی دارد؟

تنها تفاوت آنها در داشتن یک بُعد بیشتر است. شاید برایتان سوال باشد که ما در مورد چه ابعادی صحبت می‌کنیم؟ پاسخ آن آسان‌تر از آنچه است که شما انتظار دارید، زمان. در واقع، چاپ ۴ بعدی اغلب به عنوان تبدیل چاپ سه بعدی در طول زمان شناخته می‌شود که طی آن یک شی چاپ ۴ بعدی بسته به شرایط خارجی می‌تواند تغییر شکل دهد.

• چاپ ۴ بعدی چگونه کار می‌کند؟

چاپ ۴ بعدی از چاپ سه بعدی نیز استفاده می‌کند. با این حال، آنچه تغییر می‌کند مواد ورودی است که به عنوان مواد هوشمند تعریف می‌شود. اینها هیدروژل‌ها یا پلیمرهای حافظه هستند که به لطف خواصشان می‌توانند در طول زمان تغییر شکل دهند. در مقابل، اشیاء چاپ سه بعدی استحکام را به عنوان یکی از ویژگی‌های خود دارند، به این معنی که پس از ساخته شدن، همان شکل را حفظ می‌کنند اما اقلام تولید شده توسط چاپ چهار بعدی به گرما، آب یا الکتریسیته - به نام چند کاتالیزور - بر اساس دستورالعمل‌های نوشته شده روی کدگذاری هندسی آنها واکنش نشان می‌دهند. این بدان معناست که بسته به کاربردشان، ممکن است در هنگام فعال شدن، بتوانند کشیده شوند، تا شوند و خم شوند.

• مزایای اصلی چاپ ۴ بعدی چیست؟

مزیت اصلی چاپ ۴ بعدی امکان چاپ اشیاء بزرگتر از چاپگر مورد استفاده است. از طریق تا کردن محاسباتی، آیتم‌های بزرگتر را می‌توان تنها به عنوان یک قسمت بازتولید کرد. این امر منجر به ایجاد سازه‌هایی می‌شود که ساخت آنها با تکنیک‌های فعلی تولید غیرممکن است. به طور بالقوه، چاپ ۴ بعدی می‌تواند ایجاد زیرساخت‌هایی را امکان‌پذیر کند که بسته به آب و هوا تغییر کند. برای مثال به پلی فکر کنید که می‌تواند در طول سیل گسترش یابد. مزیت دیگر استفاده از مواد هوشمند جدید است. اینها واقعاً می‌توانند فرایند تولید را به گونه‌ای تغییر دهند که ما حتی نمی‌توانیم تصور کنیم. با توجه به افزایش راندمان تولید، چاپ ۴ بعدی می‌تواند به کاهش بالقوه ضایعات منجر شود. اگر قرار باشد از یک کالا برای چند منظور استفاده شود، این روند جدید می‌تواند نیاز به محصولات یکبار مصرف را کاهش دهد.

• محدودیت‌های چاپ ۴ بعدی چیست؟

مانند هر فناوری دیگری که هنوز تکامل نیافته است، بسیاری از جنبه‌های این فناوری باید کشف شوند. اول از همه هزینه تجهیزات و مواد، جزو موانعی هستند که باید برای تولید انبوه بر آن غلبه کرد. دوم، قابلیت اطمینان و طول عمر مواد است. نکته سوم نیز این است که تأثیر بالقوه زیست محیطی این فناوری هنوز نامشخص است.

• کاربردهای بالقوه فناوری چاپ ۴ بعدی چیست؟

اگرچه چاپ ۴ بعدی هنوز به آزمایشات آزمایشگاهی محدود می‌شود، برخی از نمونه‌های کاربردی را می‌توان در اینجا ذکر کرد. مهندسی بافت انسانی بدون شک یکی از موارد استفاده است که می‌تواند با استفاده از هیدروژل‌های زیست سازگار امکان‌پذیر باشد. در بخش مراقبت‌های بهداشتی، تحویل دارو می‌تواند با استفاده از ریزدستگاه‌هایی که دارو را پس از رسیدن به دمای بدن بیمار آزاد می‌کنند، کارآمدتر شود. لوله‌های خود تنظیم نیز ممکن است یک روش کاربردی باشند. اینها می‌توانند قطر خود را با افزایش سرعت جریان افزایش دهند یا می‌توانند ترک خود را تعمیر کنند. پوشاک یکی دیگر از صنایع قابل ذکر است. از ژاکت‌ها و یونیفرم‌هایی که می‌توانند خود را در پاسخ به دمای بیرونی تنظیم کنند تا کفش‌هایی که می‌توانند با اندازه و شکل پای فرد پوشیده شوند. بسیاری از کاربردهای دیگر را نیز می‌توان متصور شد که از هوافضا تا مبلمان را در بر می‌گیرد.