Nüüdisaegne 3D-printimine võimaldab luua objekte paljudest materjalidest nagu plastmass, keraamika, klaas ja metall, aga ka ebatavalisematest osistest nagu šokolaad või elusad rakud. “Seda tehnoloogiat võib lisaks tööstusele juba leida ka inimeste kodudes. Mõned printerid maksavad vähem kui 1000 dollarit,” märkis värske uurimuse juhtiv autor, Massachusettsi tehnikainstituudi MIT matemaatik Dan Raviv.

Raviv ja kolleegid arendavad 3D-stereolitograafiat edasi järgmise sammu, nn 4D-printimise suunas, mis tähendab 3D-printerist selliste objektide väljastamist, mis hakkavad hiljem kuju muutma.

18. detsembris ajakirja Scientific Reports veebiversioonis ilmunud aruandes selgitavad uurijad, kuidas nad printisid ruumilisi struktuure kahest isesuguste omadustega materjalist — jäigast ja muutumatu kujuga plastikust ning vett imavast materjalist, mille ruumala vette kastmisel kahekordistus. USA Minnesota osariigis Eden Paririe’s tegutseva 3D-printimisettevõtte Stratasys arendatud vett imava materjali täpset koostist pole avalikustatud.

Uurijad printisid välja ruudukujulise võrestiku küljepikkusega 38 sentimeetrit. Võrestiku paigutamisel vette hakkas vett imav materjal käituma nagu veniv ja kokkutõmbuv liiges, võimaldades luua mitmesuguseid keerulise geomeetriaga kujundeid.

Näiteks konstrueerisid uurijad 3D-prinditud kujundi, mis meenutas tähekombinatsiooni “MIT” (ingl lüh Massachusetts Institute of Technology; Massachusettsi tehnikainstituut), kuid vette kastmisel moondus teistsuguseks kujundiks, mis meenutas tähekombinatsiooni “SAL” (ingl lüh Self-Assembly Lab; isekoostuvate struktuuride uurimise laboratoorium).

Raviv osutas, et tulevikus võib sellisel tehnikal olla palju võimalikke rakendusi alates seadmetest, mis vastavalt temperatuurile kohandudes pakuvad paremat funktsionaalsust või suuremat mugavust, lastehooldustoodeteni, mis reageerivad niiskusele või temperatuurile, ning rõivaste ja jalanõudeni, mis keskkonda tajudes paremini toimivad.”

Peale selle võiks 4D-printimistehnika tuua kaasa uut tüüpi meditsiinilised implantaadid. Üheks võtmetähtsaks tervishoiurakenduseks võiksid olla tugivõrgud ehk stendid — torukesed, mis siirdatakse südamesse, et soodustada selle paranemist. “Me soovime printida detaile, mis vajadusel peaksid inimkeha sees vastu kogu inimese eluea,” rõhutas Raviv.

Järgmiseks soovivad uurijad luua nii suuremaid kui ka väiksemaid 4D-prinditud objekte. “Seni oleme valmistanud mõne sentimeetrise läbimõõduga asju,” nentis Raviv. “Keha sisse siirdatavad väljaprindid peavad olema kümme kuni sada korda väiksemad. Majapidamistehnilised lahendused aga peavad olema kümme korda suuremad.”

Raviv hoiatas, et 4D-printimises kasutatavate materjalide parendamine nõuab veel palju uurimistööd. Ehkki uurijate arendatud 4D-prinditud objektid talusid paari niiskumis- ja kuivamistsüklit, kadus materjalide kujumuutmisvõime paarikümne paisumis- ja kahanemistsükliga.