Stampa 4D: Aspetta un secondo, hai detto stampa 4D?

Aspetta un secondo, hai detto stampa 4D?

La stampa 3D, un tipo di produzione additiva, è considerata una delle invenzioni più dirompenti nella produzione moderna. Ha modificato radicalmente il modo in cui i componenti e le attrezzature sono realizzati, così come la loro progettazione e sviluppo, nel settore. La stampa 3D consente a produttori e ricercatori di creare forme e strutture sofisticate che in precedenza si pensava fossero impossibili da creare utilizzando metodi di produzione tradizionali. Negli ultimi tre decenni, la tecnologia di stampa 3D ha visto costanti scoperte ed è cambiata radicalmente. Nonostante la sua capacità di generare design sofisticati, bio-ispirati e multi-materiale, la stampa 3D non è ancora adatta per la produzione di massa.

L'aggiunta di una quarta dimensione alla tecnologia di stampa 3D è nota come Stampa 4D. Con questa nuova dimensione, le cose stampate in 3D possono cambiare forma indipendentemente dagli stimoli ambientali come luce, calore, elettricità, campo magnetico e così via. Gli articoli stampati alterano la forma dinamicamente a seconda delle esigenze e delle richieste della circostanza incorporando la dimensione del tempo, senza parti elettromeccaniche o mobili. La capacità delle cose stampate in 3D di cambiare forma nel tempo in reazione a stimoli specifici si basa sulla capacità del materiale di trasformarsi nel tempo in risposta a stimoli specifici e non richiede l'interazione umana per facilitare il processo.

La crescente domanda di prodotti flessibili in una varietà di applicazioni, come imballaggi auto-pieghevoli e turbine eoliche adattabili, ha stimolato l'ascesa della stampa 4D.

Fouad Sabry è l'ex Regional Head of Business Development for Applications di Hewlett Packard (HP) per l'Europa meridionale, il Medio Oriente e l'Africa. Fouad ha conseguito il Bachelor of Science (B.Sc.) in Computer Systems and Automatic Control, due master, (1) Master of Business Administration (MBA) e (2) Master of Management in Information Technology (MMIT), presso l'Università di Melbourne (MoU) in Australia. Fouad ha più di 25 anni di esperienza nelle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT), lavorando in aziende locali, regionali e internazionali, come Vodafone e International Business Machines (IBM). Attualmente, Fouad è un imprenditore, autore, futurista, focalizzato su tecnologie emergenti e soluzioni industriali e fondatore della comunità One Billion Knowledgeable (1BK).

Stampa 4D

Altri libri dell'autore

1 – Macchine intelligenti

2 – Interfaccia del computer cerebrale

3 – Intelligenza dello sciame

4 – Veicoli autonomi

5 – Droni autonomi

6 – Robotica autonoma

7 – Armi autonome

8 – Robotica Agricola

9 – Sistemi Ecologici Chiusi

10 – Carne Coltivata

11 – Agricoltura Verticale

12 – Propulsione al plasma

13 – Motore a detonazione a impulsi

14 – Arcologia

Stampa 15 – 4D

Serie dell'Autore

Tecnologie emergenti nell'Information Technology

1 – Macchine intelligenti

Tecnologie emergenti nelle neuroscienze

1 – Interfaccia cervello-computer

Tecnologie emergenti nella robotica

1 – Intelligenza dello sciame

Tecnologie emergenti nelle cose autonome

1 – Veicoli autonomi

2 – Droni autonomi

3 – Robotica autonoma

4 – Armi autonome

Tecnologie emergenti in agricoltura

1 – Robotica Agricola

2 – Sistemi Ecologici Chiusi

3 – Carne coltivata

4 – Agricoltura Verticale

Tecnologie emergenti nello spazio

1 – Propulsione al plasma

2 – Motore a detonazione a impulsi

Tecnologie emergenti nell'edilizia

1 – Arcologia

2 – Stampa 4D

Un miliardo di esperti

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Aspetta un secondo, hai detto stampa 4D?

Fouad Sabry

Diritto d’autore

Copyright stampa 4D © 2021 di Fouad Sabry. Tutti i diritti riservati.

Tutti i diritti riservati. Nessuna parte di questo libro può essere riprodotta in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettronico o meccanico, compresi i sistemi di archiviazione e recupero delle informazioni, senza il permesso scritto dell'autore. L'unica eccezione è da parte di un revisore, che può citare brevi estratti in una recensione.

Copertina disegnata da Fouad Sabry.

Questo libro è un'opera di finzione. Nomi, personaggi, luoghi e incidenti sono prodotti dell'immaginazione dell'autore o sono usati fittiziamente. Qualsiasi somiglianza con persone reali, vive o morte, eventi o luoghi è del tutto casuale.

Bonus

Puoi inviare un'e-mail a [email protected] con oggetto Stampa 4D: aspetta un secondo, hai detto stampa 4D?, E riceverai un'e-mail che contiene i primi capitoli di questo libro.

Fouad Sabry

Visita il sito web di 1BK all'indirizzo

www.1BKOfficial.org

Prefazione

Perché ho scritto questo libro?

La storia della scrittura di questo libro è iniziata nel 1989, quando ero uno studente della Scuola Secondaria degli Studenti Avanzati.

È notevolmente simile alle scuole STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica), che sono ora disponibili in molti paesi avanzati.

STEM è un curriculum basato sull'idea di educare gli studenti in quattro discipline specifiche - scienza, tecnologia, ingegneria e matematica - in un approccio interdisciplinare e applicato. Questo termine è in genere usato per affrontare una politica educativa o una scelta di curriculum nelle scuole. Ha implicazioni per lo sviluppo della forza lavoro, le preoccupazioni per la sicurezza nazionale e la politica di immigrazione.

C'era una lezione settimanale in biblioteca, dove ogni studente è libero di scegliere qualsiasi libro e leggere per 1 ora. L'obiettivo della classe è quello di incoraggiare gli studenti a leggere materie diverse dal curriculum educativo.

In biblioteca, mentre guardavo i libri sugli scaffali, ho notato libri enormi, per un totale di 5.000 pagine in 5 parti. Il nome del libro è The Encyclopedia of Technology, che descrive tutto ciò che ci circonda,f rom zero assoluto ai semiconduttori, quasi ogni tecnologia, a quel tempo, è stata spiegata con illustrazioni colorate e parole semplici. Ho iniziato a leggere l'enciclopedia e, naturalmente, non sono stato in grado di finirla nella lezione settimanale di 1 ora.

Così, ho convinto mio padre a comprare l'enciclopedia. Mio padre ha comprato tutti gli strumenti tecnologici per me all'inizio della mia vita, il primo computer e la prima enciclopedia tecnologica, ed entrambi hanno un grande impatto su di me e sulla mia carriera.

Ho finito l'intera enciclopedia nelle stesse vacanze estive di quest'anno, e poi ho iniziato a vedere come funziona l'universo e come applicare quella conoscenza ai problemi quotidiani.

La mia passione per la tecnologia è iniziata più di 30 anni fa e ancora il viaggio continua.

Questo libro fa parte di The Encyclopedia of Emerging Technologies che è il mio tentativo di dare ai lettori la stessa straordinaria esperienza che ho avuto quando ero al liceo, ma invece delle tecnologie del²⁰ ° secolo, sono più interessatoalle tecnologie emergenti del 21° secolo, alle applicazioni e alle soluzioni industriali.

The Encyclopedia of Emerging Technologies sarà composta da 365 libri, ogni libro sarà incentrato su una singola tecnologia emergente. Puoi leggere l'elenco delle tecnologie emergenti e la loro categorizzazione per settore nella parte di Coming Soon, alla fine del libro.

365 libri per dare ai lettori la possibilità di aumentare le loro conoscenze su una singola tecnologia emergente ogni giorno nel corso di un anno.

Introduzione

Come ho scritto questo libro?

In ogni libro di The Encyclopedia of Emerging Technologies, sto cercando di ottenere intuizioni di ricerca istantanee e grezze, direttamente dalle menti delle persone, cercando di rispondere alle loro domande sulla tecnologia emergente.

Ci sono 3 miliardi di ricerche su Google ogni giorno e il 20% di queste non è mai stato visto prima. Sono come una linea diretta con i pensieri della gente.

A volte è Come faccio a rimuovere l'inceppamento della carta. Altre volte, sono le paure strazianti e le brame segrete che oserebbero solo condividere con Google.

Nella mia ricerca di scoprire una miniera d'oro non sfruttata di idee di contenuto sulla stampa 4D, uso molti strumenti per ascoltare i dati di completamento automatico dai motori di ricerca come Google, quindi escocca rapidamente ogni frase e domanda utile, le persone stanno chiedendo intorno alla parola chiave Stampa 4D.

È una miniera d'oro di intuizioni delle persone, che posso usare per creare contenuti, prodotti e servizi freschi e ultra-utili. Le persone gentili, come te, vogliono davvero.

Le ricerche di persone sono il set di dati più importante mai raccolto sulla psiche umana. Pertanto, questo libro è un prodotto live, e costantemente aggiornato da sempre più risposte a nuove domande sulla Stampa 4D, poste da persone, proprio come te e me, che si interrogano su questa nuova tecnologia emergente e vorrebbero saperne di più su di essa.

L'approccio per scrivere questo libro è quello di ottenere un livello più profondo di comprensione di come le persone cercano intorno alla stampa 4D, rivelando domande e domande che non penserei necessariamente dalla cima della mia testa, e rispondendo a queste domande in parole super facili e digeribili, e per navigare nel libro in modo semplice.

Quindi, quando si tratta di scrivere questo libro, mi sono assicurato che sia il più ottimizzato e mirato possibile. Lo scopo di questo libro è aiutare le persone a comprendere ulteriormente e far crescere le loro conoscenze sulla stampa 4D. Sto cercando di rispondere alle domande delle persone il più vicino possibile e mostrando molto di più.

È un modo fantastico e bello per esplorare domande e problemi che i popoli hanno e rispondere direttamente, e aggiungere intuizione, convalida e creatività al contenuto del libro - anche presentazioni e proposte. Il libro scopre aree ricche, meno affollate e talvolta sorprendenti della domanda di ricerca che altrimenti non raggiungerei. Non c'è dubbio che, si prevede di aumentare la conoscenza delle menti dei potenziali lettori, dopo aver letto il libro utilizzando questo approccio.

Ho applicato un approccio unico per rendere il contenuto di questo libro sempre fresco. Questo approccio dipende dall'ascolto delle menti delle persone, utilizzando gli strumenti di ascolto della ricerca. Questo approccio mi ha aiutato a:

Incontra i lettori esattamente dove si trovano, in modo da poter creare contenuti pertinenti che colpiscano un accordo e portino a una maggiore comprensione dell'argomento.

Tieni il dito saldamente sul polso, in modo da poter ricevere aggiornamenti quando le persone parlano di questa tecnologia emergente in modi nuovi e monitorare le tendenze nel tempo.

Scopri tesori nascosti di domande hai bisogno di risposte sulla tecnologia emergente per scoprire intuizioni inaspettate e nicchie nascoste che aumentano la pertinenza del contenuto e gli danno un vantaggio vincente.

Smetti di perdere tempo in gutfeel e congetture sul contenuto desiderato dai lettori e riempi il contenuto del libro con ciò di cui le persone hanno bisogno e dì addio alle infinite idee di contenuto basate su speculazioni.

Prendi decisioni solide e prendi meno rischi, per ottenere posti in prima fila su ciò che le persone vogliono leggere e vogliono sapere - in tempo reale - e utilizzare i dati di ricerca per prendere decisioni audaci, su quali argomenti includere e quali argomenti escludere.

Semplifica la produzione dei miei contenuti per identificare le idee di contenuto senza dover setacciare manualmente le singole opinioni per risparmiare giorni e persino settimane di tempo.

È meraviglioso aiutare le persone ad aumentare le loro conoscenze in modo diretto semplicemente rispondendo alle loro domande.

Penso che l'approccio di scrittura di questo libro sia unico in quanto raccoglie e tiene traccia delle domande importanti poste dai lettori sui motori di ricerca.

Riconoscimenti

Scrivere un libro è più difficile di quanto pensassi e più gratificante di quanto avrei mai potuto immaginare. Niente di tutto questo sarebbe stato possibile senza il lavoro svolto da prestigiosi ricercatori, e vorrei riconoscere i loro sforzi per aumentare la conoscenza del pubblico su questa tecnologia emergente.

Dedica

Per gli illuminati, quelli che vedono le cose in modo diverso, e vogliono che il mondo sia migliore - non amano lo status quo o lo stato esistente. Puoi essere troppo in disaccordo con loro, e puoi discutere con loro ancora di più, ma non puoi ignorarli, e non puoi sottovalutarli, perché cambiano sempre le cose ... spingono la razza umana in avanti, e mentre alcuni possono vederli come pazzi o dilettanti, altri vedono genio e innovatori, perché quelli che sono abbastanza illuminati da pensare di poter cambiare il mondo, sono quelli che lo fanno, e conducono le persone all'illuminazione.

Epigrafe

Definizione: La stampa 4-dimensionale utilizza le stesse tecniche della stampa 3D attraverso la deposizione programmata al computer di materiale in strati successivi per creare un oggetto tridimensionale.

Importanza: Il vantaggio più evidente della stampa 4D è che attraverso la piegatura computazionale, gli oggetti più grandi delle stampanti possono essere stampati come una sola parte. Poiché gli oggetti stampati in 4D possono cambiare forma, possono ridursi e dispiegarsi, gli oggetti troppo grandi per adattarsi a una stampante possono essere compressi per la stampa 3D nella loro forma secondaria.

Materiali: la tecnologia di stampa 4D utilizza materiali come polimeri a memoria di forma singola, elastomeri a cristalli liquidi, idrogel composito, compositi, multi-materiale e altri materiali multifunzionali a causa delle loro proprietà termomeccaniche e altre proprietà del materiale.

Fondatore: Il capofamiglia di questa tecnologia emergente è l'informatico Skylar Tibbits, fondatore e co-direttore del Self-Assembly Lab presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT). Le origini della stampa 4D sono nell'introduzione di un fattore tempo nella stampa 3D.

Scienza: La stampa 4D si riferisce essenzialmente alla capacità degli oggetti stampati in 3D di cambiare la sua forma nel tempo causata dal calore o dall'acqua, mentre l'aspetto di reversibilità di esso consente di tornare alla sua forma originale.

Sommario

Stampa 4D

Altri libri dell'autore

Serie dell'Autore

Stampa 4D

Diritto d’autore

Bonus

Prefazione

Introduzione

Riconoscimenti

Dedica

Epigrafe

Sommario

Capitolo 1: Stampa 4D

Capitolo 2: Prodotto quadridimensionale

Capitolo 3: Architettura reattiva

Capitolo 4: Responsive Computer Aided Design

Capitolo 5: Stampa 3D

Capitolo 6: Modellazione 3D

Capitolo 7: Scansione 3D

Capitolo 8: Mercato della stampa 3D

Capitolo 9: Bioprinting 3D

Capitolo 10: Stampa 3D di alimenti

Capitolo 11: Formato di produzione 3D

Capitolo 12: Velocità di stampa 3D

Capitolo 13: Sistemi 3D

Epilogo

Informazioni sull'autore

Prossimamente

Appendici: Tecnologie emergenti in ogni settore

Capitolo 1: Stampa 4D

-la stampa dimensionale (stampa 4D; nota anche come bioprinting 4D, origami attivi o sistemi di morphing di forma) impiega gli stessi processi della stampa 3D per costruire un oggetto tridimensionale attraverso la deposizione programmata al computer di materiale in strati consecutivi. Nella stampa 4D, tuttavia, la forma 3D finale può trasformarsi in forme diverse in risposta a stimoli esterni, con la 4a dimensione che è il cambiamento di forma dipendente dal tempo dopo la stampa. Si tratta quindi di un tipo di materia programmabile in cui, dopo la fabbricazione, il prodotto stampato reagisce con le condizioni ambientali (umidità, temperatura, tensione, ecc.) e cambia forma di conseguenza.

Tecniche di stampa

La stereolitografia è un processo di stampa 3D che utilizza la fotopolimerizzazione per collegare strati di substrato per formare una rete polimerica. A differenza della modellazione a deposizione fusa, in cui il materiale estruso si indurisce istantaneamente per formare strati, la stampa 4D si basa principalmente sulla stereolitografia, in cui la luce ultravioletta viene tipicamente impiegata per polimerizzare i materiali impilati dopo il completamento del processo di stampa. L'anisotropia è essenziale nell'ingegnerizzare la direzione e la quantità di trasformazioni in una situazione specifica organizzando i micromateriali in modo tale che la stampa finale abbia una direzionalità incorporata.

Architettura in fibra

Tibbits et al. hanno stampato un polimero composito che reagisce quando è immerso sott'acqua.

La maggior parte delle tecnologie di stampa 4D si basa su una rete di fibre con dimensioni e qualità dei materiali variabili. I componenti stampati in 4D possono essere progettati sia su scala macro che micro. Simulazioni molecolari / fibre complesse che approssimano le proprietà aggregate del materiale di tutti i materiali impiegati nel campione vengono utilizzate per ottenere la progettazione su microscala. La forma di deformazione all'attivazione dello stimolo è direttamente correlata alle dimensioni, alla forma, al modulo e al modello di collegamento di questi pezzi da costruzione del materiale.

Polimeri idro-reattivi/idro gel

Skylar Tibbits, responsabile del Self-Assembly Lab del MIT, ha collaborato con Stratasys Materials Group per creare un polimero composito composto da parti estremamente idrofile e materiali non attivi e altamente rigidi. Le qualità distinte di questi due diversi materiali hanno permesso un rigonfiamento fino al 150% di alcune regioni della catena stampata in acqua, mentre gli elementi rigidi hanno stabilito limiti strutturali e angolari per la catena alterata. Hanno creato una catena che si è trasformata in un cubo di wire frame quando immerso in acqua e un'altra catena che ha scritto MIT quando è immerso nell'acqua.

Compositi di cellulosa

Thiele et al. hanno studiato la possibilità di un materiale a base di cellulosa che potrebbe essere sensibile all'umidità. Hanno creato un film a doppio strato impiegando esteri di steraroil della cellulosa con vari gradi di sostituzione su entrambi i lati. Un estere era molto idrofilo con un grado di sostituzione di 0,3, mentre l'altro era altamente idrofobo con un grado di sostituzione di 3. Il lato idrofobo si restringeva e il lato idrofilo si espandevano quando il campione veniva raffreddato da 50 °C a 22 °C e l'umidità relativa aumentava dal 5,9% al 35%, facendo sì che il campione si arrotolava strettamente. L'inversione delle regolazioni di temperatura e umidità ha portato il campione a srotolarsi di nuovo, dimostrando che il processo è reversibile.

A. Sydney Gladman et al. sono stati in grado di emulare l'attività nastica delle piante comprendendo il gonfiore anisotropico e mappando l'allineamento delle fibrille stampate. Rami, steli, brattee e fiori variano il turgore interno delle loro pareti cellulari e la composizione dei tessuti in risposta a stimoli esterni come umidità, luce e tatto.