In 4D – Wikipedia Tiếng Việt

In 4D hay In ấn 4D là bất kỳ quá trình khác nhau được sử dụng để tạo ra một vật thể ba chiều, nhưng thêm vào một khả năng mới vật liệu có thể lập trình để tự lắp ráp.[1] Nói một cách khác, in 4D chính là "phiên bản mới" của in 3D, với chiều thứ 4 chính là khả năng "tự lắp ráp". Hoặc cũng có thể hiểu theo một cách khác, chiều thứ 4 ở đây là "thời gian" tăng thêm để hoàn thiện hình dạng vật thể.[1][cần dẫn nguồn][2]

Nếu máy in 3D in chồng từng lớp vật liệu thành khối để tạo vật thể 3 chiều thì in 4D cũng sử dụng kỹ thuật chồng lớp này. Nhưng thay vì tạo ra vật thể 3D "tĩnh", sản phẩm của máy in 4D là những mô hình "thông minh" được lập trình để có thể tự biến đổi và lắp ráp thành nhiều hình dạng theo thiết kế khác nhau.[1]

Nguyên tắc chung

Một quy trình in 4D bắt đầu bằng việc chọn loại vật liệu thích hợp mà ta có thể biết được phản ứng của chúng khi tiếp xúc với các nguồn năng lượng. Ví dụ như một loại nhựa tổng hợp có khả năng hấp thụ nước.[1] Khi bị nhúng ngập trong nước, loại nhựa này sẽ nở rộng làm cấu trúc vật thể có thể xoắn vặn hoặc uốn cong.[1]

Bước thứ 2 là thiết kế trên máy tính mô hình vật thể 3D cấu thành từ nhiều phần khác nhau bằng vật liệu đó sao cho đạt mục tiêu mong muốn. Quá trình này còn gọi là "lập trình vật chất" (matter programming). VD: thiết kế một vật thể 3D hình sợi gồm nhiều đoạn nhỏ nối với nhau, sao cho khi chịu tác động của năng lượng, chúng sẽ gấp khúc lại theo một góc độ quy định.[1]

Bước 3: "in" các bộ phận của vật thể bằng kỹ thuật chồng lớp như in 3D và dùng năng lượng kích hoạt quá trình tự lắp ráp[1]

Một trong những yếu tố quan trọng là phải lập trình máy in 3D để tạo ra các đơn vị hình học có mức độ phản ứng với năng lượng kích thích khác nhau. Nghĩa là một số phần trong cấu trúc vật thể sẽ biến đổi trong khi các bộ phận còn lại vẫn giữ nguyên hình dạng. Trong thí nghiệm minh họa của Tibbits, chỉ một số đoạn trên đường thẳng uống cong, các phần khác vẫn thẳng để tạo thành hình lập phương.[1] Như vậy, với công nghệ in 4D, vật thể tạo ra có cấu trúc đơn giản nhưng có thể gắn kết, chuyển đổi thành các hệ thống phức tạp và đa chức năng.[1]

Quy trình

Hiệu quả

Khía cạnh thú vị nhất của công nghệ này là hiện thực hóa những việc có vẻ như "khoa học viễn tưởng".[1] Chỉ cần thêm ánh sáng, nước, hoặc nhiệt… và vật thể tự tạo ra chính mình trên cơ sở lập trình sẵn. Ban đầu, nhóm nghiên cứu dự định sẽ cho ra đời những đồ nội thất tự lắp ráp.[1] Tương lai, hy vọng thế giới sẽ "mãn nhãn" với nhiều ứng dụng tinh xảo khác của công nghệ in 4D như: bao bì tự bọc, quần jean tự vá khi rách, tòa nhà tự sửa chữa, ống dẫn nước tự nở rộng tùy lưu lượng nước đi qua hoặc tự uốn cong để truyền nước mà không cần máy bơm…[1]

Xa hơn là những phòng thí nghiệm tự xây dưới đáy biển, trạm nghiên cứu trong không gian, thậm chí là một tàu vũ trụ tự tạo hình mà không cần phi hành gia phải "thân chinh" ra lắp ráp. Sản phẩm in 4D trong tương lai còn có thể ứng dụng ngay trong cơ thể người, chẳng hạn một bộ phận cực nhỏ đưa vào cơ thể, sau đó phình to và định hình dưới tác dụng của sóng siêu âm.[1]

Nếu so sánh, có thể nói in 3D là công nghệ tạo ra vật thể "tĩnh" từ một bản vẽ. Trong khi đó, in 4D đề cập đến một tập hợp các thành phần 3D có khả năng lắp ráp với nhau để tạo thành cấu trúc phức tạp và linh hoạt hơn.[1] In 4D xuất hiện không có nghĩa là công nghệ in 3D đã lỗi thời. Thực tế, đây là cuộc "bắt tay" giữa hai kỹ thuật để tạo ra một công nghệ mới hoàn hảo và tròn vẹn. In 3D tạo ra vật thể và in 4D làm cho chúng hoạt động, đó là sự bổ sung lẫn nhau để cùng đạt đến tầm cao mới.[1]

Ứng dụng

Y học

Một ứng dụng khác trong y học là dùng kỹ thuật này để chế tạo stents động mạch trong tim mạch can thiệp. Ravid chia sẻ: "Chúng tôi muốn in ra các bộ phận có thể tồn tại suốt đời bên trong cơ thể nếu cần thiết." Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục phát triển để in ra các cấu trúc lớn hơn hoặc nhỏ hơn hiện tại. "Hiện tại, chúng tôi đã có thể tạo ra các cấu trúc với kích thước vài cm. Đối với những vật sẽ cấy ghép vào cơ thể ngươi, kích thước phải giảm xuống từ 10 đến 100 lần.Nhưng đối với các món đồ gia dụng, kích thước phải lớn hơn từ 10 lần trở lên."

Xây dựng

Tác động

Trong tương lai, chúng ta sẽ có rất nhiều ứng dụng. Kỹ thuật này có thể tạo nên các thiết bị biến đổi theo nhiệt độ nhằm cải thiện tính năng và tạo sự thoải mái cho người dùng. Một thí dụ dễ thấy nhất là chế tạo các sản phẩm chăm sóc trẻ em có thể phản ứng với nhiệt độ hoặc độ ẩm, nó còn có thể được dùng để chế tạo quần áo và giày dép có khả năng cảm biến được môi trường xung quanh. Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã có thể in các bộ phận để cấy ghép vào cơ thể. Với kỹ thuật in 4D, chúng ta sẽ tạo nên các cấu trúc có thể biến đổi hình dạng và chức năng ngay bên trong cơ thể mà không cần sự can thiệp từ bên ngoài.

Xem thêm

• In 3D

Chú thích

1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o “In 4D: tương lai của công nghệ 3D tự lắp ráp”. Bản gốc lưu trữ ngày 2 tháng 4 năm 2015. Truy cập ngày 18 tháng 3 năm 2015.
2. ^ Tibbits, Skylar (ngày 1 tháng 1 năm 2014). “4D Printing: Multi-Material Shape Change”. Architectural Design (bằng tiếng Anh). 84 (1): 116–121. doi:10.1002/ad.1710. ISSN 1554-2769.

Đọc thêm

Liên kết ngoài

x t s Các công nghệ mới nổi
Công nghệ
Các lĩnh vực	Nông nghiệp Robot nông nghiệp Hệ sinh thái khép kín Thịt trong ống nghiệm Thực phẩm biến đổi gen Nông nghiệp công nghệ cao Mô hình canh tác theo chiều dọc Kiến trúc Kiến trúc nhân tạo In xây dựng (Contour crafting) Thành phố vòm Cầu thôi miên Kiến trúc vô hình Tháp ủ Y sinh học Tử cung nhân tạo Não nhân tạo Ampakine (Thuốc) Cấy ghép cơ thể Cấy ghép đầu Cấy ghép não Bảo quản nhiệt độ thấp Chất bảo quản lạnh Thủy tinh hóa Phục hồi sinh vật Bảo quản lạnh Mã bộ gen hoàn chỉnh Biến đổi gen Liệu pháp gen Não trong ống nghiệm Sự sống bất tử Những phương pháp loại bỏ sự lão hóa Y học nano Công nghệ nano Y học cá nhân hóa Y học tái sinh Liệu pháp tế bào gốc Công nghệ mô Robot phẫu thuật Suspended animation Sinh học tổng hợp Công nghệ chết lâm sàng Robot Virus sinh học Virus Oncolytic Máy quyét y tế Hiển thị Công nghệ hiển thị FED FLD iMoD Laser LPD OLED OLET QD-LED SED TPD TDEL TMOS Màn hình hiển thị Kính áp tròng thực tế ảo Công nghệ hiển thị nổi trong màn hình Công nghệ hiển thị nổi trên màn hình Công nghệ hiển thị trong không trung Màn hình hiển thị ba chiều trong không trung Công nghệ hiển thị gắn trên đầu Màn hình võng mạc ảo Khác Tự động hiển thị hình ảnh nổi Màn hình dẻo Màn hình hiển thị ba chiều Màn hình đa màu Truyền hình độ nét cực cao Màn hình thể tích Thực tế ảo Tương tác thực tế ảo Điện tử Cảm biến điện tử Dệt may điện tử Thiết bị điện tử đa năng Điện phân tử Hệ thống cơ điện tử nano Bộ nhớ điện trở Chuyển động quay của điện tử Điện tử tạm thời Năng lượng Sản xuất Turbine gió Quang hợp nhân tạo Nhiên liệu sinh học Nhiên liệu carbon Điện mặt trời Điện nhiệt hạch Tế bào nhiên liệu nhà Nền kinh tế hydro Nền kinh tế Methanol Lò phản ứng muối nóng chảy Đường cao tốc thông minh Năng lượng mặt trời dựa trên không gian Động cơ xoáy Lưu trữ Beltway battery Carbon neutral fuel Lưu trữ năng lượng không khí Lưu trữ năng lượng bánh đà Lưu trữ năng lượng lưới Lưu trữ năng lượng nhiệt Pin kim loại-không khí Pin muối nóng chảy Dây pin nano Research in lithium-ion batteries Pin silicon-không khí Siêu tụ điện hai lớp Khác Mạng lưới điện thông minh Năng lượng không dây Sóng kéo Năng lượng siêu âm CNTT vàtruyền thông Ambient intelligence Internet Vạn Vật Trí tuệ nhân tạo Các ứng dụng của trí tuệ nhân tạo Tiến bộ trong trí tuệ nhân tạo Máy dịch Máy tầm nhìn Semantic Web Nhận dạng giọng nói Máy tính quang học Máy tính lượng tử Mật mã lượng tử Điện tử học Mạng dữ liệu NDN Điện thoại 3D Dự án Avatar Công nghệ truyền thông di động 4G 5G 6G Chế tạo In 3D In 4D Robot nano 3D Lắp ráp phân tử Robot nano phân tử đa năng Robot biến hình Máy in quần áo Vật liệu Vật liệu Aerogel Kim loại vô định hình Cơ nhân tạo Polyme dẫn điện Công nghệ femto Phân tử Fullerene Vật liệu Graphene Siêu dẫn nhiệt độ cao Siêu lỏng Siêu vật liệu Siêu vật liệu tàng hình Vật liệu đa chức năng Công nghệ nano Ống nano carbon Công nghệ nano phân tử Vật liệu nano Công nghệ pico Vấn đề lập trình Silicene Hợp kim hiệu suất cao Kim cương tổng hợp Quân sự Vũ khí phản vật chất Đạn hạt nhân Vũ khí năng lượng định hướng Vũ khí Laser Vũ khí Maser Vũ khí hạt chùm Vũ khí siêu âm Súng trường Súng điện từ Railgun Vũ khí Plasma Vũ khí nhiệt hạch tinh khiết Công nghệ tàng hình Súng vòng xoáy Máy bay siêu thanh Pháo laser Pháo điện từ Lượng tử Cơ học lượng tử Máy tính lượng tử Mật mã lượng tử Đường hầm lượng tử Chấm lượng tử Mô phỏng lượng tử Đo lường lượng tử Cảm biến lượng tử Hình ảnh lượng tử Điện toán lượng tử Internet lượng tử Vật liệu lượng tử Khoa học thần kinh Bộ não nhân tạo Dự án Blue Brain Giao diện não-máy tính Điện não Sao chép tinh thần Thần kinh nhân tạo Mắt điện tử Cấy ghép não Vỏ não thông minh Cấy ghép võng mạc Tự động hóa Nhà thông minh Robot nano Áo giáp sức mạnh Xe không người lái Khoa học vũ trụ Du hành không gian Tên lửa nhiệt hạch Hệ thống khởi động tái sử dụng Thang máy vũ trụ Skyhook Tàu vũ trụ đẩy Động cơ ion Laser đẩy Động cơ đẩy Plasma Dự án Orion (động cơ đẩy hạt nhân) Động cơ đẩy xung hạt nhân Buồm năng lượng mặt trời Dịch chuyển cong không gian Khác Du hành không gian Kho nhiên liệu đẩy Giao thông vận tải Hàng không Adaptive Compliant Wing Công ty Aeros Máy bay trực thăng ba lô Giao hàng không người lái Xe bay Tự động hóa trong không gian Ba lô tên lửa Động cơ phản lực Tàu con thoi Vận tải siêu âm Đường bộ Lốp nén không khí Tweel Xe nhiên liệu thay thế Xe hydro Xe lái tự động Ground effect train Tàu đệm từ Giao thông công cộng Đường sắt cao tốc Liên minh toàn cầu ET3 Tàu siêu tốc Hyperloop Hệ thống thông tin liên lạc xe cộ Đường ống Ống khí nén Automated vacuum collection Đường ống ngầm Khác Trọng lực không hấp dẫn Áo tàng hình Công nghệ khứu giác Trường lực Cửa sổ plasma Hiệu ứng từ nhiệt Trò chơi điện tử ứng dụng hóa Công nghệ khí hậu Công nghệ không dây Điều khiển vật thể bằng suy nghĩ Trường sinh bất tử
Các chủ đề	Collingridge dilemma Phát triển công nghệ khác biệt Thuật ngữ Ephemeralization Kỹ thuật thăm dò Công nghệ hư cấu Nguyên tắc Proactionary Thay đổi công nghệ Thất nghiệp công nghệ Hội tụ công nghệ Tiến hóa công nghệ Mô hình công nghệ Dự báo công nghệ Thúc đẩy sự thay đổi Định luật Moore Điểm kỳ dị công nghệ Công nghệ trinh sát Mức độ sẵn sàng công nghệ Lộ trình công nghệ Triết học siêu nhân học
Thể loại Danh sách Hình ảnh