Co to je: Termín 4D tisk odkazuje na výrobu objektů, které umí měnit svůj tvar. Tento název se však může zdát poněkud zavádějící – objekty jsou vytisknuty v 3D tiskárnách ale tak, že za působení jistých externích vlivů se jejich tvar transformuje. Výzkumníci z ETH Zurich nově posunuli tuto disciplínu 3D tisku opět o něco dále. Vyvinuli totiž nový konstrukční prvek, který nově umožní vytisknout chytré nákladní struktury.

3D tiskárny se staly bežným vybavením v mnoha laboratořích a pomalu se stávají mainstreamem. Mnozí vyzkumníci se již tedy zaměřují na 4D tisk. Jedním z nich je i Kristina Shea, vedoucí katedry Engineering Design and Computing Lab na curyšské technologické univerzitě ETH. 4D tisk produkuje skladatelné a tvarovatelné objekty. Například plochý objekt, který se dá složit do trojrozměrného tvaru. V některých již existujících případech jsou spouštečem deformace změny v okolním prostředí například teplota, čas či vlhkost.

Profesorka Shea a její tým nyní přišly s novým prvkem pro vývoj tvarovatelných objektů, který mimo jiné umožní deformaci objektu i kontrolovat. „Objekty, které vyprodukujeme my, nemění svůj tvar spontánně, nýbrž podle toho, jak je nadesignujeme“. 4D struktury vytvořené vědci z ETH jsou schopny jako první na světě pojmout i náklad.

Úspěch této konstrukce tkví v tzv. akčním členu neboli aktuátoru (část mechatronické soustavy strojů kombinujících elektroniku a mechaniku), vytvořeném vědci tak, aby střídal dvě základní polohy. Díky aktuátorům se může konkrétní část objektu buď vytáhnout nebo zasunout. Tento systém tak umožnuje vytvářet složité komplexní konstrukce.

Výzkumnící z ETH tyto konstrukce tiskli na profesionální multimateriálové tiskárně, která dokáže vytisknout jeden objekt až z 40 materiálů. V tomto případě stačil tvrdý polymer pro statické části a elastický polymer pro pohyblivé části. Vědci tisknou celou konstrukci najednou.

Nyní se dají části konstrukce rozpohybovat pouze ručně, ale již se pracuje na variantě, kde startérem pohybu bude změna teploty, stlačený vzduch či vlhkost.

Dopad: Tisk objektů ve více dimenzích bude zásadní nejen pro rychlost výroby ale také pro rozvoz a skladování. Velké uplatnění 4D tisku se podle vědců očekává zejména v letectví a kosmonautice, medicíně anebo také ve ventilačních systémech.