الیزابت مونتالبانو | 29 ژوئیه 2021
محققان روش جدیدی را برای استفاده از پرینترهای سه بعدی استاندارد برای ساختن مواد خودتنظیمی که شبیه گیاه هستند و می‌توانند از پیش برنامه ریزی شوند برای تغییر شکل و حرکت به روش‌های دیگر، توسعه داده‌اند.
تیمی متشکل از دانشمندان دانشگاه فرایبورگ و دانشگاه اشتوتگارت آلمان فرایند جدیدی را توسعه دادند که بر اساس مکانیسم‌های حرکت گیاه صعود کننده، Dioscorea bulbifera-که با اعمال فشار به تنه آن‌ها از درختان بالا می‌رود، شناخته می‌شود. این تحقیق تا حدی از طریق مجموعه سیستم‌های مواد زنده، تطبیقی و مستقل مواد فرایبورگ (livMatS) از دانشگاه فرایبورگ انجام شده است، که با هدف توسعه سیستم‌های موادی که از طبیعت الهام گرفته شده است، انجام شده است.
محققان در آلمان مکانیزم‌های حرکتی با الهام از بیولوژیکی را که به آن‌ها امکان می‌دهد از چاپگرهای سه بعدی استاندارد برای ساخت مواد 4 بعدی به عنوان نمونه اولیه آتل ارتوپدی چاپ 4 بعدی با سفت شدن تطبیقی استفاده کنند.
بر اساس مقاله‌ای که در Advanced Science منتشر شده است، در واقع، رویکرد برنامه نویسی مواد برای طراحی سیستم‌های مواد شکل دهی 4 بعدی چاپ شده توسط تیم بر اساس الگوهای بیولوژیکی است.
چاپ 4 بعدی اصطلاحی برای استفاده از چاپگرهای سه بعدی برای توسعه موادی است که می‌توانند به محرک‌های خارجی پاسخ دهند یا از پیش برنامه‌ریزی شده باشند تا خود به خود حرکت کنند. معمولاً این نوع چاپ تنها با استفاده از مواد و چاپگرهای تخصصی، سفارشی و گران قیمت قابل انجام است.
به گفته محققان، کار محققان آلمانی این سناریو را با ایجاد موادی که می‌توانند در واکنش به رطوبت با استفاده از چاپگرهای سه بعدی استاندارد حرکت کنند، تغییر می‌دهد.
به گفته آن‌ها، محققان حرکات گیاه را در یک سیستم مواد مدولار با ساختارهای لایه‌ای تقلید کردند که می‌تواند در جهات مختلف و درجات مختلف خم شود و یک ساختار مارپیچی برای تسهیل حرکت مواد ایجاد کند.
آن‌ها گفتند که مواد ساخته شده توسط تیم یا می‌توانند به طور کامل یا در قسمت‌های جداگانه با استفاده از این ساختار تغییر شکل دهند.
برنامه‌ها و کارهای آینده
آن‌ها گفتند که برای اثبات طراحی خود و نشان دادن کاربردهای احتمالی این مواد، مکانیسم‌های حرکتی با الهام از زیست شناسی به نمونه اولیه آتل ارتوپدی چاپ 4 بعدی با سفت شدن تطبیقی منتقل شد. این دستگاه نشان می‌دهد که چگونه مواد می‌توانند خود به خود با تفاوت در اشکال و اندازه‌های مختلف بدن انسان سازگار شوند، و حتی در یک اندام.
محققان می‌نویسند: «برای اجرای آتل سفت کننده مچ دست و ساعد، ما از روش مدل سازی معکوس از بالا به پایین برای طراحی دستگاه برای یک کاربر خاص استفاده کردیم.»
در حال حاضر، این سیستم تنها برای چاپ با موادی که به رطوبت واکنش نشان می‌دهند، قابل استفاده است. توماس اسپک، پروفسوری که در livMatS در دانشگاه فرایبورگ کار می‌کند، گفت: «با این حال، آن‌ها امیدوارند کار خود را با سازگاری با انواع مختلف مواد ادامه دهند.»
