L’impression 3D n’est pas un nouveau concept. Il permet aux utilisateurs d’imprimer des objets à l’aide de machines pour créer tout, des plans de villes à l’échelle, des composants informatiques à des machines complètes. Le monde de la 3D est passionnant, mais les scientifiques ont franchi une étape supplémentaire avec l’introduction de l’impression 4D.
C’est un tout nouveau jeu de balle, permettant aux entreprises (et aux particuliers si elles sont en mesure de payer les équipements) de créer des conceptions changent de forme et qui peuvent se transformer lorsqu’elles sont exposées à des différentes conditions atmosphériques.
Par exemple, il peut être utilisé pour modifier les propriétés de la matière après une certaine période de temps, ou lorsqu’elle est exposée à la chaleur ou à la glace. L’impression 4D peut, en un mot, changer un objet avec le temps, y compris sa forme et, par conséquent, son objectif, sans que l’homme n’ait à faire quoi que ce soit – tout se passe de manière autonome.
Matériaux d’impression 4D
Bien que les techniques d’impression de matériaux 4D soient similaires à celles d’impression 3D, ce sont les matériaux qui les rendent si uniques. Un bon exemple en est l’utilisation d’un alliage à mémoire de forme, imprimé à l’aide d’une imprimante 3D, mais lorsqu’il est exposé à un changement de température (plus haut ou plus bas), il changera considérablement.
Les polymères électro-actifs peuvent également être utilisés pour produire des créations étonnantes. Ce sont des liquides ou des gaz qui peuvent devenir totalement différent avec de nouvelles propriétés lorsqu’ils sont exposés à certaines sources de lumière (à certaines longueurs d’onde ou à certains taux d’humidité). Bien que leur mode d’impression soit identique à celui des méthodes 3D, les conditions nécessite une réglementation minutieuse.
Méthodes d’impression 4D
L’un des aspects novateurs de l’impression 4D est la possibilité de superposer des matériaux de propriétés différentes pour créer un support totalement différent. Connu sous le nom de stéréolithographie, cela ajoute une toute nouvelle dimension aux produits imprimés en 3D. Par exemple, une couche peut réagir à un type de lumière, tandis que la couche suivante ne change pas. Cela pourrait éventuellement permettre à l’objet de se déplacer d’une manière particulière.
La relaxation du stress peut également être utilisée pour imprimer des matériaux 4D. Pendant le processus d’impression, les matériaux sont soumis à des contraintes qui sont ensuite stockées dans le produit fini. Lorsque ce stress est libéré en raison de conditions environnementales changeantes, l’objet change.
A quoi pourrait servir l’impression 4D?
Les cas d’utilisation de l’impression 4D dans le domaine médical
Les scientifiques ont développé ce que l’on appelle maintenant la bioprinting, qui utilise des cellules souches imprimées sur une surface qui peut ensuite être cultivée et donc transformée au fil du temps pour devenir un être vivant. Très peu d’entreprises utilisent cette méthode, mais celle-ci pourrait s’avérer très efficace dans le développement de la peau humaine pour des tests cosmétiques, par exemple.
Poietis est une entreprise qui explore cette méthode pour créer ce qui est essentiellement une greffe de peau en utilisant des kératinocytes imprimés sur le derme imprimé et mûri et l’exposer à l’air, ce qui crée ensuite une stratification de l’épiderme.
Les membres prothétiques imprimés en 4D, qui changent en fonction du toucher, sont probablement plus susceptibles de se généraliser. L’impression 4D pourrait également être utilisée pour produire des « médicaments » qui changent en fonction des conditions corporelles – par exemple, ses effets sont déclenchés lorsqu’il frappe l’acide gastrique ou lorsque la température du corps le provoque. Les stents qui ouvrent les vaisseaux sanguins lorsqu’ils atteignent leur destination finale constituent également une application potentielle.
Une autre utilisation potentielle de l’impression 4D consiste à utiliser des champs magnétiques pour rigidifier et desserrer un matériau
Un réseau peut être imprimé avec des particules magnétiques , lorsqu’elles sont exposées à un champ magnétique, rapprochent ces particules et changent de forme ou se raidissent.
Lorsque cette énergie est supprimée, l’objet retourne à son état naturel et flexible. Il pourrait être utilisé pour les protège-cou ou les casques en situation de combat, pour des robots souples, ou peut-être intégré à des sièges d’auto pouvant se durcir lorsqu’un choc est détecté pour protéger le cou d’un passager.
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Parmi les autres applications déjà développées pour les matériaux imprimés en 4D, citons les vannes à eau en hydrogel
Elles s’ouvrent et se ferment lorsque la température de l’eau change, les chaussures qui changent de forme avec vos pieds et les vêtements qui changent de composition (par exemple, en ajoutant une couche imperméable ) lorsqu’il est exposé à différents types de temps.
Les matériaux imprimés en 4D pourraient également être utilisés dans les transports
Par exemple pour changer la couche externe d’un avion lorsqu’il atteint certaines températures de l’air ou pour permettre à une voiture de fonctionner de manière non mécanique lorsqu’elle est exposée à des courants électriques.
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