Saat ini, pencetakan 3D tampaknya menjadi inti dari sebagian besar usaha penelitian baru, apakah itu mengembangkan cara untuk mencetak seluruh makanan atau menciptakan fitur wajah untuk memperbaiki wajah pasien.
Tapi Skylar Tibbits ingin maju: Dia berharap pencetakan 4D akan menjadi hal yang tidak terlalu jauh di masa depan.
Nama untuk konsepnya, Tibbits mengakui, pada awalnya agak ringan. Di Massachusetts Institute of Technology, orang-orang Tibet dan periset dari perusahaan Stratasys dan Autodesk Inc mencoba menemukan cara untuk mendeskripsikan objek yang mereka buat pada printer 3D — objek yang tidak hanya dapat dicetak, tetapi berkat kode geometris, nanti bisa juga mengubah bentuk dan mentransformasikannya sendiri.
Nama itu macet, dan sekarang proses yang mereka kembangkan — yang mengubah kode menjadi "objek pintar" yang dapat merakit sendiri atau mengubah bentuk ketika dihadapkan dengan perubahan dalam lingkungannya - bisa muncul di sejumlah industri, dari konstruksi hingga pakaian atletik.
“Biasanya, kami mencetak barang-barang dan kami pikir sudah selesai, ” kata Tibbits. “Itu hasil akhir dan kemudian kita kumpulkan. Tapi kami ingin mereka dapat mengubah dan mengubah bentuk seiring waktu. Dan kami ingin mereka berkumpul sendiri. ”
Tibbits, seorang ilmuwan penelitian di MIT, diberi lampu hijau tahun lalu untuk membangun apa yang dikenal sebagai Lab Perakitan Mandiri universitas. Tantangannya adalah untuk melihat bagaimana para peneliti pintar dapat membuat objek tanpa bergantung pada sensor atau chip; betapa cairnya mereka bisa membuat sesuatu tanpa kabel atau motor.
Seperti keberuntungan, ketika Tibbits berbagi dilema ini dengan kenalan di Stratasys, sebuah perusahaan percetakan 3D terkemuka, mereka mengatakan kepadanya bahwa perusahaan tersebut telah mengembangkan bahan cetak yang meluas hingga 150 persen ketika ditempatkan di dalam air. Kedengarannya menjanjikan. Tetapi pertanyaan sebenarnya adalah bagaimana membawa ketelitian pada transformasi itu sehingga suatu objek dapat membuka, menggulung dan membentuk sudut tertentu, bukan hanya bengkak seperti spons yang membengkak.
Jawaban orang Tibet: Geometri.
Dengan printer 3D, operator menghubungkan cetak biru virtual untuk suatu objek, yang digunakan printer untuk membuat produk akhir lapis demi lapis. Namun, untuk membuat sesuatu "4D", Tibbits memberi printer kode geometris yang tepat berdasarkan sudut dan dimensi objek itu sendiri, tetapi juga pengukuran yang menentukan bagaimana hal itu harus berubah bentuk ketika berhadapan dengan kekuatan luar seperti air, gerakan, atau perubahan suhu. .
Singkatnya, kode menetapkan arah, jumlah kali dan sudut di mana suatu bahan dapat menekuk dan menggulung. Ketika objek itu dihadapkan dengan perubahan lingkungan, ia dapat dirangsang untuk berubah bentuk. Pipa, misalnya, dapat diprogram untuk mengembang atau menyusut untuk membantu memindahkan air; batu bata bisa bergeser untuk mengakomodasi lebih banyak atau lebih sedikit tekanan pada dinding yang diberikan.
Tibbits mendemonstrasikan konsep pencetakan 4D pada pembicaraan TED tahun lalu, di mana ia menunjukkan bagaimana satu untai materi cetak dapat diprogram untuk dilipat, dengan sendirinya, menjadi kata "MIT."
(Lihat video demo itu di bawah)
Bentuk hal-hal yang akan datang
Pada nilai nominal, itu konsep yang sangat keren. Tetapi kapan kita bisa berharap untuk melihat transformasi seperti ini di dunia nyata?
Dalam beberapa kasus, mereka sudah terjadi. Tibbits menunjukkan bahwa dalam nanoteknologi, para ilmuwan telah dapat memprogram bahan-bahan fisik dan biologis untuk mengubah bentuk dan sifat-sifat mereka - seperti menggunakan DNA untuk merakit sendiri nanorobot.
Membuat ini terjadi pada skala manusia, dia mengakui, jauh lebih menantang, terutama di industri yang lebih tradisional, seperti konstruksi. Tetapi Tibbits mengatakan setidaknya satu perusahaan tertarik melihat bagaimana pemrograman 4D dapat diterapkan pada infrastruktur. Ada potensi, katanya, dalam menggunakan bahan rakitan di daerah bencana atau lingkungan yang ekstrem di mana konstruksi konvensional tidak layak atau terlalu mahal. Misalnya, ia melihat masa depan untuk apa yang ia sebut "infrastruktur adaptif" di ruang angkasa.
Tibbits mengatakan labnya bekerja erat dengan sejumlah mitra industri tentang cara mereka dapat memasukkan konsep 4D ke dalam bisnis mereka. Adapun di mana kita mungkin melihat mengubah produk di rak, Tibbits membayangkan inovasi di furnitur atau pakaian olahraga. Ia menawarkan contoh sepatu kets yang bisa berubah bentuk dan berfungsi sebagai respons terhadap bagaimana sepatu itu digunakan.
"Jika saya mulai berlari, " katanya, "[sepatu itu] harus beradaptasi dengan sepatu lari. Jika saya bermain basket, mereka beradaptasi untuk mendukung pergelangan kaki saya lebih banyak. Jika saya pergi di rumput, mereka harus tumbuh cleat atau menjadi tahan air jika itu hujan. Ini tidak seperti sepatu akan mengerti bahwa Anda bermain basket, tentu saja, tetapi bisa memberi tahu energi apa atau jenis kekuatan apa yang diterapkan oleh kaki Anda. Itu bisa berubah berdasarkan tekanan. Atau bisa juga kelembaban atau perubahan suhu. "
Berpikir multi dimensi
Berikut beberapa perkembangan terbaru dalam pencetakan 3D dan 4D:
- Manuver Angkatan Darat: Angkatan Darat AS telah memberikan hibah kepada Universitas Harvard, Universitas Pittsburgh dan Universitas Illinois untuk mengeksplorasi cara-cara militer dapat menggunakan benda-benda rakitan, meningkatkan kemungkinan tempat berlindung atau jembatan yang terbentuk.
- Hanya saja, jangan beri tahu siapa pun bahwa rias wajah Anda berasal langsung dari printer: Mahasiswi Harvard Grace Choi telah menciptakan prototipe untuk printer 3D bernama "Mink" yang dirancang untuk memungkinkan pengguna memilih warna apa pun yang bisa dibayangkan dan kemudian benar-benar mencetak riasan dengan rona itu.
- Semua dalam pekerjaan sehari: Di Cina, sebuah perusahaan teknik menggunakan printer 3D untuk membangun 10 rumah satu lantai dalam sehari. Printer, yang lebar 33 kaki dan 22 kaki tinggi, menggunakan campuran semen dan limbah konstruksi untuk membangun dinding lapis demi lapis.
Dan untuk lebih lanjut tentang potensi pencetakan 4D, lihat video ini:
Artikel ini telah diperbarui untuk mencerminkan keterlibatan Stratys dan Autodesk Inc dalam penelitian pencetakan 4D.
