Wat is 4D printen en hoe werkt het?

Wat is 4D printen en hoe werkt het?

3D printen zit in de lift, maar de volgende techniek staat alweer klaar om de wereld te veroveren: 4D printen! Wetenschappers in laboratoria over de hele wereld werken momenteel keihard aan het ontwikkelen van deze innovatieve technologie. Maar hoe werkt 4D printing nu eigenlijk en wat is precies het verschil met 3D printing? Je leest het in dit artikel.

Wat is 4D printen?

4D printen is een techniek waarmee je ‘slimme’ objecten kunt produceren. Deze 4D prints hebben een unieke eigenschap: ze kunnen zelfstandig bewegen en hierdoor van vorm veranderen. Denk aan objecten die inklappen, uitklappen, groeien en krimpen. Kortom: ze passen zich aan op basis van externe stimuli in de omgeving.

De belangrijkste omgevingsinvloeden voor 4D prints zijn op dit moment hitte, water, geluid en vibraties. De slimme objecten kunnen deze natuurlijke verschijnselen als energiebron voor hun vormverandering gebruiken. Dit geeft de technologie – net als 3D printen – een Sci-Fi karakter. Ogenschijnlijk uit het niets ontstaan er objecten die zichzelf kunnen transformeren.

Lees meer:
4D printen bestaat in meerdere varianten
Dr. H. Jerry Qi zet grote stappen met 4D printing
NASA gebruikt al 4D prints voor astronauten

3D printen versus 4D printen: wat is het verschil?

4D printen is in de basis niet enorm anders dan 3D printen. Dat wil zeggen: uit de printer komt een driedimensionaal object rollen. Dit object kan in de loop der tijd veranderen van vorm. Tijd is hier de vierde dimensie – vandaar de naam 4D printen. De term 4D printen beschrijft dus niet zozeer het printproces (dat is vergelijkbaar met 3D printen), maar juist wat er daarna gebeurt.

Hoe werkt 4D printen?

Daar waar bij 3D printen altijd de vergelijking wordt getrokken met de Replicator uit Star Trek (de futuristische machine die elk denkbaar object uit het niets kan fabriceren), is bij 4D printing een vergelijking met de Transformers beter op zijn plaats.

Net als de fictieve robots uit de bekende Hollywoodfilms kunnen 4D prints namelijk van samenstelling veranderen. Een animatie van een Transformer is dan ook de beste manier om je als leek de werking van een 4D print voor te stellen:

Wat zijn de voordelen van 4D printen?

De voordelen van 4D printen zijn legio. Allereerst maakt de techniek het mogelijk om objecten te creëren die op het bouwplatform van een reguliere 3D printer niet passen. Je print het object dan eerst in kleine vorm, waarna het zichzelf daarna pas uitklapt of uitvouwt naar grotere afmetingen. Ook is 4D printing in potentie geschikt voor de meest uiteenlopende materialen. Dat maakt de toepassingsmogelijkheden – zoals je hieronder ook zult lezen – zeer divers.

Wat kunnen 4D printers maken?

4D printers bestaan momenteel nog niet in de vorm van een functionerende machine. Tot op heden gebruiken wetenschappers 3D printers om een statisch object te creëren. Hierna voegen ze 4D coding toe aan het object voordat ze het blootstellen aan de externe invloeden die een vormverandering stimuleren (denk aan warmte, water etc.).

Hoewel er in de nabije toekomst ongetwijfeld specialistische 4D printers komen, is 4D printen als techniek ook nu al inzetbaar. De mogelijke toepassingen zijn eindeloos: van het bouwen van een compleet huis (met slechts één 4D printer!) tot een stent die (door een arts) in een bloedvat wordt ingebracht en zichzelf ontvouwt als het bij de kransslagader is aangekomen.

Lees meer:
Massachusetts Institute of Technology (MIT) zeer actief met 4D printen
Techniek 4D printing in basis vergelijkbaar met die van 3D printing
3D printers al wel autonoom; 3D objecten nog niet

Hoe ziet de toekomst van 4D printing eruit?

De toekomst van 4D printen is ongelooflijk rooskleurig. Er zijn ontelbare toepassingen te bedenken voor slimme objecten die zichzelf opvouwen, uitvouwen en transformeren van een 2D oppervlak naar een 3D structuur.

Denk alleen al aan de voordelen op het gebied van vervoer. Een object kan in een lange platte doos zeer compact worden getransporteerd en na aankomst op locatie uitklappen tot een gigantische geometrische structuur door het toevoegen van een externe stimulans.

Brandtrappen die zichzelf uitklappen bij brand, kranen die zichzelf dichtdraaien, stukgevroren pijpen die zichzelf repareren en T-shirts die mouwen aangroeien als het koud is; de mogelijkheden van 4D printen zijn eindeloos. Wie weet zorgen 4D printers er voor dat jij jezelf over een decennium al in een sciencefictionfilm waant. In de tussentijd houden wij je op de hoogste van de laatste ontwikkelingen!