Zkoumání čtvrtého rozměru, dobře známé z literatury a teoretické fyziky, se stalo reálným tématem teprve před několika lety. K tomuto skoku došlo, když byl první objekt vytištěn pomocí technologie 4D tisku, která je technologickým vylepšením tradičního 3D tisku. Co je ale 4D tisk vůbec zač a proč se tento objekt vymyká našemu současnému chápání?
Na rozdíl od předchozí techniky trojrozměrného tisku, při níž se tisknou pevné objekty, čtyřrozměrný tisk přidává čas jako čtvrtý rozměr. Objekt vytištěný 4D tiskem není pasivní, naopak se v průběhu času a pod vlivem podnětů, jako je teplo, světlo nebo voda, modifikuje nebo mění. Schopnost nabývat jednu podobu nebo plnit jednu funkci za druhou činí situaci složitější, než si lze představit.
Vědci a inženýři již mohou tisknout předměty, které po vytištění změní svou podobu, což z 4D tisku činí jednu z nejsložitějších technologií současnosti.
Fascinující cesta prvního vytištěného 4D objektu v historii
Myšlenku 4D tisku poprvé představil v roce 2013 Skylar Tibbits z laboratoře Self-Assembly Lab na MIT. Od té doby však tento obor zaznamenal nebývalý rozvoj. Tato nová technologie přivedla na svět nový druh designu a výroby – první plně vytištěný 4D objekt. Dotyčný objekt může autonomně měnit svou podobu s ohledem na své okolí, jako se může měnit květina na světle nebo jako se šíří semena ve větru.
Tato charakteristická vlastnost materiálu – samosestavování nebo změna v čase – staví 4D tisk na zcela jinou úroveň než jeho 3D protějšek. Stejně jako u většiny věcí v životě, pokud si 3D tisk představíte jako stavbu objektu vrstvu po vrstvě, je výsledek relativně pasivní a neměnný. Naproti tomu první 4D objekt je skládací, ohýbací a transformovatelný způsobem, který by byl v konvenční výrobě považován za magický.
Jak jsme již zmínili, klíčem k 4D tisku jsou použité materiály – inteligentní materiály. Tyto materiály mohou díky své programovatelnosti reagovat na vnější podněty. Například první tištěný objekt využívá polymery s tvarovou pamětí, které se po aktivaci teplem a světlem vrátí do naprogramovaného tvaru. Tato hybridní technologie integruje dvě metodiky aditivní výroby: 3D tisk a chameleonskou povahu těchto inteligentních materiálů.
Jinými slovy, během procesu tisku je v materiálu vypůjčen geometrický kód, který mu umožňuje interagovat se specifickými podněty. Jakmile je objekt vystaven naprogramovaným podnětům, může regulovat svůj materiál nebo tvar v závislosti na čase, který je navrstven na již neodmyslitelný 3D model.
Úžasné důsledky 4D tisku pro naše chápání vědy o materiálech
Myšlenka tisku objektu, který dokáže sám o sobě měnit tvar nebo užitné vlastnosti, je pro většinu z nás revolucí v materiálové vědě a inženýrství. Je samozřejmě pohodlné považovat objekty za zamrzlé a nezměnitelné, jakmile byly vyrobeny a vypuštěny do světa. Představa, že předmět může po výrobě „růst“ nebo se „přizpůsobovat“, je technologickým úspěchem a útokem na smysly.
Co myslíte, že je pro lidský mozek těžké pochopit? Koncept čtvrtého rozměru? V tomto případě čas. Žijeme v trojrozměrné realitě, kde každý objekt, prostor nebo místo má výšku, šířku a hloubku. Tato změna zavádí čas jako zajímavou složku, která umožňuje interakci s objekty a osvobozuje je od těchto rozměrů. Pracují v kontextu, který jim umožňuje přizpůsobit se, nebo jak bychom to mohli popsat, pro živé bytosti.
Přijetí nového rozměru technologie a designu pomocí 4D tisku
Přijala nový rozměr v technologii a designu, když vytiskla první 4D objekt. Oživuje jádro stávajícího a nastavuje novou hranici, která je v jistém smyslu známá, ale v jiných zásadně odlišná, protože spojuje dva světy. I když se možná stále ještě snažíme plně pochopit důsledky této technologie, jedno je jasné: 4D tisk dorazil a slibuje naprostou revoluci v našem vztahu k fyzickému prostředí.