Uma linha é a distância mais curta entre dois pontos, mas "linha A, "um sistema de impressão 4-D desenvolvido na Carnegie Mellon University, toma um caminho mais tortuoso. Unidimensional, Estruturas de plástico em forma de "linha" produzidas com o sistema A-line podem dobrar, dobre e torça-se em formas predeterminadas quando acionado pelo calor.

Objetos impressos em 3-D que mais tarde mudam de forma são a própria definição da impressão em 4-D. Mas o processo adquire qualidades especiais quando os objetos podem passar por aberturas estreitas. Uma haste inserida através de um gargalo estreito, por exemplo, pode se transformar em um anzol para tirar um objeto da garrafa. Ou um longo, um fixador fino inserido nos orifícios do assento de uma cadeira pode travar a perna da cadeira no lugar.

O método da linha A também pode ser útil para fazer dispositivos compatíveis, como molas helicoidais e pinças. Eles são difíceis de produzir na forma final usando uma impressora 3-D, mas podem ser impressos prontamente como bastões que assumem a forma final quando mergulhados em água quente.

Fazer gravetos que se transformam em novos objetos é um feito que Lining Yao, professor assistente no Human-Computer Interaction Institute da CMU, e seus colegas do Laboratório da Matéria Morphing conseguiram usando um comum, impressora 3-D de grau amador e um único tipo de material termoplástico.

"Não é imprimir a linha que é difícil, mas está desenvolvendo a ferramenta de software que permite que você projete, simular e fabricar a linha, "Yao explicou.

O grupo usou ácido polilático, ou PLA - o material mais comum usado na impressão 3-D - para produzir seus objetos. O PLA encolhe em reação ao calor ao longo da direção em que foi impresso, disse Guanyun Wang, um pós-doutorado no laboratório Morphing Matter. Isso torna possível controlar como a forma de um objeto se transformará com base no espaçamento dos segmentos ativos e passivos, a espessura dos segmentos e a direção de impressão de cada segmento, ele explicou.

A plataforma de linha A desenvolvida pela equipe de Yao inclui uma biblioteca de oito direções de dobra que podem ser combinadas para produzir geometrias simples ou complexas. Ele também inclui uma ferramenta de design personalizada para ajudar os usuários a combinar esses diferentes tipos de dobras para obter os formatos desejados.

Ye Tao, um professor visitante no HCII da Universidade de Zhejiang, disse que a equipe desencadeou a dobra ao mergulhar as varas projetadas em água aquecida a cerca de 170 graus Fahrenheit. O Morphing também pode ser acionado por uma pistola de ar quente, com fibra de carbono embutida para aquecimento resistivo ou com vapor por canais ocos nos bastões.

Tal como acontece com outros objetos impressos em 4-D, uma vantagem das hastes da linha A é que elas podem ser enviadas como uma embalagem plana e acionadas no local para se tornarem suportes para barracas, quadros ou esculturas de cadeiras. Mas Yao prevê algumas aplicações que são peculiares a objetos em forma de linha. Ao usar hidrogéis responsivos a campo elétrico em vez de PLA, por exemplo, pode ser possível desenvolver uma linha biocompatível que um cirurgião poderia serpentear através de espaços corporais estreitos e remotamente se transformar em uma pinça cirúrgica. Ao controlar os campos elétricos, também pode ser possível controlar o movimento da pinça.

“Através deste trabalho, esperamos ampliar o espaço de design da tecnologia de impressão 4-D, "Yao disse." Nós encorajamos os designers a pensar sobre novos usos adicionais da linha A ".

Um artigo de pesquisa descrevendo A-Line foi apresentado no início deste ano na CHI 2019, a Association for Computing Machinery's Conference on Human Factors in Computing Systems.