4D Print: Vent et sekund, sagde du 4D-udskrivning?

By Fouad Sabry

Hvad er 4D-printning

3D-print, en type additiv fremstilling, betragtes som en af ​​de mest forstyrrende opfindelser i moderne fremstilling. Det har fundamentalt ændret den måde, komponenter og udstyr fremstilles på, såvel som deres design og udvikling, i industrien. 3D-print gør det muligt for producenter og forskere at skabe sofistikerede former og strukturer, som man tidligere troede var umulige at skabe ved hjælp af traditionelle produktionsmetoder. I løbet af de foregående tre årtier har 3D-printteknologien set konstante gennembrud og har ændret sig dramatisk. På trods af sin evne til at generere sofistikerede, bio-inspirerede, multi-materiale design, er 3D-print endnu ikke egnet til masseproduktion.

Tilføjelsen af ​​en fjerde dimension til 3D-udskrivningsteknologi er kendt som "4D-udskrivning". Med denne nye dimension kan 3D-printede ting ændre form uafhængigt af miljøstimuli såsom lys, varme, elektricitet, magnetfelt og så videre. Trykte genstande ændrer form dynamisk afhængigt af omstændighedernes behov og krav ved at inkorporere tidsdimensionen uden elektromekaniske eller bevægelige dele. 3D-printede tings evne til at ændre form over tid som reaktion på specifikke stimuli er baseret på materialets evne til at transformere sig over tid som reaktion på specifikke stimuli, og det kræver ikke menneskelig interaktion for at lette processen.

Den voksende efterspørgsel efter fleksible produkter til en række forskellige applikationer, såsom selvfoldende emballage og tilpasningsdygtige vindmøller, har ansporet fremkomsten af ​​4D-print.

Hvordan vil du drage fordel

(I) Indsigt og valideringer om følgende emner:

Kapitel 1: 4D-udskrivning
Kapitel 2: Firedimensionelt produkt
Kapitel 3: Responsiv arkitektur
Kapitel 4: Responsivt computerstøttet design
Kapitel 5: 3D-udskrivning< br />Kapitel 6: 3D-modellering
Kapitel 7: 3D-scanning
Kapitel 8: Markedsplads for 3D-udskrivning
Kapitel 9: 3D-bioprint
Kapitel 10: 3D-udskrivning af fødevarer
Kapitel 11: 3D-fremstillingsformat
Kapitel 12: 3D-udskrivningshastighed
Kapitel 13: 3D-systemer

(II) Besvarelse af de offentlige topspørgsmål om 4D-print.
(III) Eksempler fra den virkelige verden til brugen af ​​4D-print på mange områder.
(IV) 17 bilag til kort forklaring, 266 ny teknologi i hver branche for at have 360-graders fuld forståelse af 4D-printteknologier.

Hvem er denne bog til

Professionelle, bachelor- og kandidatstuderende, entusiaster, hobbyfolk og dem, der ønsker at gå ud over grundlæggende viden eller information til enhver form for 4D-print.

• Language: Dansk
• Publisher: En Milliard Kyndige [Danish]
• Release date: Nov 11, 2021
• ISBN: 6610000317349

Book preview

Vent et øjeblik, sagde du 4D-udskrivning?

3D-printning, en type additiv fremstilling, betragtes som en af de mest forstyrrende opfindelser i moderne produktion. Det har fundamentalt ændret den måde, komponenter og udstyr er lavet, samt deres design og udvikling, i branchen. 3D-print gør det muligt for producenter og forskere at skabe sofistikerede former og strukturer, der tidligere blev anset for at være umulige at skabe ved hjælp af traditionelle produktionsmetoder. I løbet af de foregående tre årtier har 3D-printteknologien oplevet konstante gennembrud og har ændret sig dramatisk. På trods af sin evne til at generere sofistikerede, bioinspirerede design med flere materialer er 3D-print endnu ikke egnet til masseproduktion.

Tilføjelsen af en fjerde dimension til 3D-printteknologi kaldes 4D-udskrivning. Med denne nye dimension kan 3D-printede ting ændre form uafhængigt af miljømæssige stimuli som lys, varme, elektricitet, magnetfelt og så videre. Trykte elementer ændrer form dynamisk afhængig af omstændighedernes behov og krav ved at inkorporere tidsdimensionen uden elektromekaniske eller bevægelige dele. Evnen til 3D-printede ting til at ændre form over tid som reaktion på specifikke stimuli er baseret på materialets evne til at transformere sig over tid som reaktion på specifikke stimuli, og det kræver ikke menneskelig interaktion for at lette processen.

Den stigende efterspørgsel efter fleksible produkter i en række forskellige applikationer, såsom selvfoldeemballage og fleksible vindmøller, har ansporet stigningen i 4D-print.

Fouad Sabry er tidligere regional chef for forretningsudvikling for applikationer hos Hewlett Packard (HP) for Sydeuropa, Mellemøsten og Afrika. Fouad har modtaget sin Bachelor of Science (B.Sc.) af edb-systemer og automatisk kontrol, dobbelt kandidatgrad, (1) Master of Business Administration (MBA) og (2) Master of Management i informationsteknologi (MMIT), fra University of Melbourne (MoU) i Australien. Fouad har mere end 25 års erfaring inden for informations- og kommunikationsteknologi (IKT), der arbejder i lokale, regionale og internationale virksomheder, såsom Vodafone og International Business Machines (IBM). I øjeblikket er Fouad en iværksætter, forfatter, fremtidsforsker, fokuseret på Emerging Technologies og Industry Solutions og grundlægger af One Billion Knowledgeable (1BK) samfund.

4D-udskrivning

Andre bøger af Forfatteren

1 – Smarte maskiner

2 - Brain Computer Interface

3 - Sværm intelligens

4 – Selvkørende køretøjer

5 – Autonome droner

6 – Autonom robotteknologi

7 – Autonome våben

8 – Landbrugsrobotteknologi

9 – Lukkede økologiske systemer

10 – Kultiveret kød

11 – Vertikalt landbrug

12 – Plasmafremdrivning

13 – Puls detonation Motor

14 – Arcologi

15 – 4D-udskrivning

Serie af Forfatteren

Nye teknologier inden for informationsteknologi

1 – Smarte maskiner

Nye teknologier inden for neurovidenskab

1 - Hjernens computer interface

Nye teknologier inden for robotteknologi

1 - Sværm Intelligens

Nye teknologier i autonome ting

1 – Selvkørende køretøjer

2 – Autonome droner

3 – Autonom robotteknologi

4 – Autonome våben

Nye teknologier i landbruget

1 – Landbrugsrobotteknologi

2 – Lukkede økologiske systemer

3 – Kultiveret kød

4 – Vertikalt landbrug

Nye teknologier i rummet

1 – Plasma fremdrift

2 – Puls detonation Motor

Nye teknologier i byggeriet

1 – Arcologi

2 – 4D-udskrivning

En milliard vidende

4D-udskrivning

Vent et øjeblik, sagde du 4D-udskrivning?

Fouad Sabry

Ophavsret

4D-udskrivning Copyright © 2021 af Fouad Sabry. Alle rettigheder forbeholdes.

Alle rettigheder forbeholdes. Ingen del af denne bog må gengives i nogen form eller ved nogen form for elektronisk eller mekanisk måde, herunder informationslagrings- og hentningssystemer, uden skriftlig tilladelse fra forfatteren. Den eneste undtagelse er af en korrekturlæser, der kan citere korte uddrag i en anmeldelse.

Cover designet af Fouad Sabry.

Denne bog er et skønlitterært værk. Navne, tegn, steder og hændelser er enten produkter af forfatterens fantasi eller bruges fiktivt. Enhver lighed med faktiske personer, levende eller døde, begivenheder eller lokaliteter er helt tilfældigt.

Bonus

Du kan sende en e-mail til [e-mail] med emnelinjen 4D-udskrivning: Vent et sekund, Sagde du 4D-udskrivning?, Og du vil modtage en e-mail, der indeholder de første par kapitler i denne bog.

Fouad Sabry

Besøg 1BK's hjemmeside på

www.1BKOfficial.org

Forord

Hvorfor skrev jeg denne bog?

Historien om at skrive denne bog startede i 1989, da jeg var studerende på Secondary School of Advanced Students.

Det er bemærkelsesværdigt ligesom STEM (Science, Technology, Engineering, og Matematik) Skoler, som nu er tilgængelige i mange avancerede lande.

STEM er en læseplan baseret på ideen om at uddanne studerende i fire specifikke discipliner - videnskab, teknologi, teknik og matematik - i en tværfaglig og anvendt tilgang. Dette udtryk bruges typisk til at behandle en uddannelsespolitik eller et læseplansvalg i skolerne. Det har konsekvenser for udviklingen af arbejdsstyrken, bekymringerne for den nationale sikkerhed og indvandringspolitikken.

Der var en ugentlig klasse i biblioteket, hvor hver elev er fri til at vælge en bog og læse i 1 time. Formålet med klassen er at tilskynde de studerende til at læse andre end den pædagogiske læseplan.

I biblioteket, mens jeg kiggede på bøgerne på hylderne, bemærkede jeg store bøger, i alt 5.000 sider i 5 dele. Bøgerne navnet er The Encyclopedia of Technology, som beskriver alt omkring os, from absolut nul til halvledere, næsten alle teknologier, på det tidspunkt, blev forklaret med farverige illustrationer og enkle ord. Jeg begyndte at læse encyklopædi, og selvfølgelig var jeg ikke i stand til at afslutte det i 1-timers ugentlig klasse.

Så jeg overtalte min far til at købe encyklopædien. Min far købte alle de teknologiske værktøjer til mig i begyndelsen af mit liv, den første computer og den første teknologi encyklopædi, og begge har en stor indflydelse på mig selv og min karriere.

Jeg er færdig med hele encyklopædien i årets sommerferie, og så begyndte jeg at se, hvordan universet fungerer, og hvordan man anvender den viden på hverdagens problemer.

Min passion for teknologien startede mor end for 30 år siden, og alligevel fortsætter rejsen.

Denne bog er en del af The Encyclopedia of Emerging Technologies, som er mit forsøg på at give læserne den samme fantastiske oplevelse, jeg havde, da jeg gik i gymnasiet, men i stedet for 20. århundredes teknologier er jeg mere interesseret i det 21. århundredes nye teknologier, applikationer og industriløsninger.

The Encyclopedia of Emerging Technologies vil bestå af 365 bøger, hver bog vil være fokuseret på en enkelt spirende teknologi. Du kan læse listen over nye teknologier og deres kategorisering efter branche i den del af Coming Soon, i slutningen af bogen.

365 bøger for at give læserne mulighed for at øge deres viden om en enkelt ny teknologi hver dag i løbet af et år.

Indførelsen

Hvordan skrev jeg denne bog?

I hver bog af The Encyclopedia of Emerging Technologies, forsøger jeg at få øjeblikkelig, rå søgning indsigt, direkte fra hovedet på de mennesker, der forsøger at besvare deres spørgsmål om den nye teknologi.

Der er 3 milliarder Google-søgninger hver dag, og 20% af dem er aldrig blevet set før. De er som en direkte linje til de mennesker tanker.

Nogle gange er det 'Hvordan fjerner jeg papirstop'. Andre gange er det den wrenching frygt og hemmelige hankerings de ville kun nogensinde turde dele med Google.

I min stræben efter at opdage en uudnyttet guldgrube af indhold ideer om 4D-udskrivning, bruger jeg mange værktøjer til at lytte til autofuldførelse data fra søgemaskiner som Google, så hurtigt cranks ud hver nyttig sætning og spørgsmål, er folk spørger omkring søgeordet 4D-udskrivning.

Det er en guldgrube af mennesker indsigt, kan jeg bruge til at skabe frisk, ultra-nyttigt indhold, produkter og tjenester. De venlige mennesker, som dig, virkelig ønsker.

Mennesker søgninger er det vigtigste datasæt nogensinde er indsamlet på den menneskelige psyke. Derfor er denne bog et live produkt, og konstant opdateret af flere og flere svar på nye spørgsmål om 4D-udskrivning, spurgt af folk, ligesom dig og mig, undrende over denne nye nye teknologi og vil gerne vide mere om det.

Tilgangen til at skrive denne bog er at få en dybere grad af forståelse af, hvordan folk søger omkring 4D-udskrivning, afslører spørgsmål og forespørgsler, som jeg ikke nødvendigvis ville tænke ud toppen af mit hoved, og besvare disse spørgsmål i super let og fordøjelige ord, og at navigere bogen rundt på en enkel måde.

Så når det kommer til at skrive denne bog, har jeg sikret, at den er så optimeret og målrettet som muligt. Dette bogformål hjælper folk med yderligere at forstå og vokse deres viden om 4D-udskrivning. Jeg forsøger at besvare folks spørgsmål så tæt som muligt og vise meget mere.

Det er en fantastisk og smuk måde at udforske spørgsmål og problemer, som folkene har, og besvare dem direkte og tilføje indsigt, validering og kreativitet til bogens indhold – selv pladser og forslag. Bogen afdækker rige, mindre overfyldte og til tider overraskende områder af forskning efterspørgsel jeg ellers ikke ville nå. Der er ingen tvivl om, at det forventes at øge kendskabet til de potentielle læseres sind, efter at have læst bogen ved hjælp af denne tilgang.

Jeg har anvendt en unik tilgang til at gøre indholdet af denne bog altid frisk. Denne tilgang afhænger af at lytte til folks sind, ved hjælp af søgelytningsværktøjerne. Denne fremgangsmåde hjalp mig til at:

Mød læserne præcis, hvor de er, så jeg kan skabe relevant indhold, der rammer en akkord og driver mere forståelse til emnet.

Hold fingeren fast på pulsen, så jeg kan få opdateringer, når folk taler om denne nye teknologi på nye måder, og overvåge tendenser over tid.

Afslør skjulte skatte af spørgsmål har brug for svar om den nye teknologi for at opdage uventede indsigter og skjulte nicher, der øger relevansen af indholdet og giver det en vindende kant.

Stop med at spilde tid på gutfeel og gætterier om det indhold, som læserne ønsker, og fyld bogindholdet med, hvad folk har brug for, og sig farvel til de endeløse indholdsidéer baseret på spekulationer.

Træf solide beslutninger, og tag færre risici, for at få pladser på forreste række til det, som folk vil læse og vil vide – i realtid – og brug søgedata til at træffe dristige beslutninger, om hvilke emner der skal medtages, og hvilke emner der skal udelades.

Strømlin min indholdsproduktion for at identificere indholdsideer uden manuelt at skulle finkæmme individuelle meninger for at spare dage og endda uger.

Det er vidunderligt at hjælpe folk til at øge deres viden på en enkel måde ved blot at besvare deres spørgsmål.

Jeg tror, at tilgangen til at skrive denne bog er unik, da det samler, og sporer de vigtige spørgsmål, der stilles af læserne på søgemaskiner.

Anerkendelser

At skrive en bog er sværere end jeg troede og mere givende, end jeg nogensinde kunne have forestillet mig. Intet af dette ville have været muligt, uden at det arbejde, der blev udført af prestigefyldte forskere, havde udført, og jeg vil gerne anerkende deres bestræbelser på at øge offentlighedens viden om denne nye teknologi.

Engagement

For de oplyste er de, der ser anderledes på tingene og ønsker, at verden skal blive bedre - de er ikke glade for status quo eller den eksisterende stat. Du kan være uenig med dem for meget, og du kan argumentere med dem endnu mere, men du kan ikke ignorere dem, og du kan ikke undervurdere dem, fordi de altid ændrer tingene ... de skubber den menneskelige race fremad, og mens nogle kan se dem som de skøre eller amatører, ser andre genier og innovatorer, fordi de, der er oplyst nok til at tro, at de kan ændre verden, er dem, der gør og fører folket til oplysningen.

Epigraf

Definition: 4-dimensionel udskrivning bruger de samme teknikker til 3D-udskrivning gennem computerprogrammeret aflejring af materiale i efterfølgende lag for at skabe et tredimensionelt objekt.

Betydning: Den mest åbenlyse fordel ved 4D-print er, at objekter, der er større end printere, gennem computerfoldning kun kan udskrives som én del. Da de 4D-udskrevne objekter kan ændre form, kan formindske og udfolde sig, kan objekter, der er for store til at passe til en printer, komprimeres til 3D-udskrivning i deres sekundære form.

Materialer: 4D-printteknologi gør brug af materialer som enkeltform hukommelsespolymer, flydende krystalelastomerer, komposithydrat, kompositter, multimateriale og andet multifunktionelt materiale på grund af deres termmetkaniske egenskaber og andre materialeegenskaber.

Grundlægger: Forfaderen til denne nye teknologi er datalog Skylar Tibbits, grundlægger og co-direktør for Self-Assembly Lab på Massachusetts Institute of Technology (MIT). Oprindelsen af 4D-print er i indførelsen af en tidsfaktor til 3D-udskrivning.

Videnskab: 4D-print refererer i det væsentlige til 3D-printede objekters evne til at ændre sin form over tid forårsaget af enten varme eller vand, mens reversibilitetsaspektet af det gør det muligt at vende tilbage til sin oprindelige form.

Indholdsfortegnelse

4D-udskrivning

Andre bøger af Forfatteren

Serie af Forfatteren

4D-udskrivning

Ophavsret

Bonus

Forord

Indførelsen

Anerkendelser

Engagement

Epigraf

Indholdsfortegnelse

Kapitel 1: 4D-udskrivning

Kapitel 2: Firedimensionelt produkt

Kapitel 3: Lydhør arkitektur

Kapitel 4: Responsiv computerstøttet design

Kapitel 5: 3D-udskrivning

Kapitel 6: 3D-modellering

Kapitel 7: 3D-scanning

Kapitel 8: 3D-print markedsplads

Kapitel 9: 3D bioprint

Kapitel 10: 3D-fødevareudskrivning

Kapitel 11: 3D-produktionsformat

Kapitel 12: 3D-udskrivningshastighed

Kapitel 13: 3D-systemer

Epilog

Om forfatteren

Kommer snart

Bilag: Nye teknologier i hver branche

Kapitel 1: 4D Trykning

-dimensional udskrivning (4D-print, også kendt som 4D bioprinting, aktiv origami, eller form-morphing systemer) anvender de samme processer som 3D-print til at opbygge en tre-dimensionel objekt gennem computer-programmeret aflejring af materiale i fortløbende lag. I 4D-udskrivning kan den endelige 3D-form dog forvandle sig til forskellige former som reaktion på eksterne stimuli, hvor den 4. dimension er den tidsafhængige formændring efter udskrivning. Det er således en type programmerbar materiale, hvor det trykte produkt efter fremstilling reagerer med miljøforhold (fugtighed, temperatur, spænding osv.) og ændrer form i overensstemmelse hermed.

Udskrivningsteknikker

Stereolitografi er en 3D-printproces, der bruger fotopolymerisering til at forbinde lag af substrat til at danne et polymert netværk. I modsætning til den sammensmeltede depositionsmodellering, hvor det ekstruderede materiale hærder øjeblikkeligt til at danne lag, er 4D-print primært baseret på stereolitografi, hvor ultraviolet lys typisk anvendes til at helbrede de stablede materialer, når udskrivningsprocessen er afsluttet. Anisotropi er afgørende for at konstruere retningen og mængden af transformationer under en bestemt situation ved at organisere mikromaterialerne på en sådan måde, at slutprintet har indlejret retningsbestemthed.

Fiberarkitektur

A picture containing blur Description automatically generated

Tibbits et al. udskrev en komposit polymer, der reagerer, når den nedsænkes under vandet.

De fleste 4D-printteknologier er afhængige af et netværk af fibre med varierende størrelser og materialekvaliteter. 4D-printede komponenter kan designes på både makro- og mikroskalaer. Komplekse molekylær/fibersimuleringer, der tilnærmer de aggregerede materialeegenskaber for alle de materialer, der anvendes i prøven, bruges til at opnå mikroskaladesign. Deformationsformen ved stimulusaktivering er direkte relateret til størrelsen, formen, modulus og forbindelsesmønsteret af disse materialebyggestykker.

Hydroreaktive polymerer/hydrogeler

Skylar Tibbits, lederen af MIT's Self-Assembly Lab, samarbejdede med Stratasys Materials Group om at skabe en komposit polymer bestående af ekstremt hydrofile dele og ikke-aktive, meget stive materialer. De forskellige kvaliteter af disse to forskellige materialer gav mulighed for op til 150 procent hævelse af nogle regioner i den trykte kæde i vand, mens de stive elementer etablerede strukturelle og vinkelbegrænsninger for den ændrede kæde. De skabte en kæde, der forvandlede sig til en wire ramme terning, når nedsænket i vand og en anden kæde, der stavede MIT, når nedsænket i vand.

Cellulosekompositter

Thiele et al. undersøgte muligheden for et cellulosebaseret materiale, der kunne være fugtighedsfølsomt. De skabte en bilayer film ved at ansætte cellulose steraroyl estere med varierende grader af substitution på begge sider. Den ene ester var meget hydrofil med en substitutionsgrad på 0,3, mens den