Imagine ter suas cortinas estendidas ou retraídas automaticamente sem a necessidade de levantar um dedo. A tecnologia de impressão 4-D reversível pode tornar essas 'cortinas inteligentes' uma realidade sem o uso de quaisquer sensores ou dispositivos elétricos, e, em vez disso, dependem dos níveis variáveis ​​de calor ao longo do dia para mudar sua forma.

A impressão quadridimensional refere-se essencialmente à capacidade de objetos impressos em 3-D mudarem de forma ao longo do tempo em resposta ao calor ou água, por exemplo, enquanto o aspecto de reversibilidade permite que ele volte à sua forma original. Contudo, para fazê-lo voltar à sua forma original geralmente requer o esticar ou puxar manualmente o objeto, o que pode ser trabalhoso e demorado.

Nos últimos anos, houve avanços bem-sucedidos no estudo da impressão 4-D reversível, em que o objeto recupera sua forma original sem qualquer intervenção humana. A obtenção da impressão 4-D reversível geralmente envolve o uso de hidrogel como estímulo. Como o hidrogel não tem resistência mecânica, representa uma limitação quando usado para aplicações de suporte de carga. Ao mesmo tempo, outros trabalhos de pesquisa que utilizaram várias camadas de material como alternativa ao hidrogel apenas tornaram o procedimento para possibilitar o acionamento reversível mais tedioso.

Para enfrentar esses desafios, pesquisadores da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura colaboraram com a Universidade Tecnológica de Nanyang para desenvolver a impressão 4-D reversível sem a necessidade de hidrogel ou interação humana. Seu artigo foi publicado em Engenharia .

Este trabalho de pesquisa utilizou apenas dois materiais, VeroWhitePlus e TangoBlackPlus, que estavam mais prontamente disponíveis e eram compatíveis para impressão em uma impressora polyjet 3-D em comparação com o hidrogel. Os pesquisadores também provaram em seu artigo que os materiais eram capazes de reter considerável resistência mecânica durante e após a atuação.

O processo consistiu no intumescimento do elastômero com etanol para substituir a função do intumescimento do hidrogel para induzir estresse no material de transição. Quando aquecido, o material de transição muda sua forma para uma segunda forma. Depois que o etanol é seco do elastômero, aquecer o material de transição novamente restaura sua forma original, conforme o elastômero puxa o material de transição de volta devido à energia elástica armazenada nele após a secagem.

O elastômero desempenha uma função dupla neste processo, tanto induzindo estresse na fase de programação quanto armazenando energia elástica no material durante a fase de recuperação. Este processo também provou ser mais preciso quando o material retorna à sua forma original em comparação com o alongamento manual ou a indução de tensão. Embora essa abordagem ainda esteja em sua infância, esse desenvolvimento inovador pode fornecer uma ampla variedade de aplicações no futuro, quando mais mecanismos e mais materiais estiverem disponíveis para impressão.

"Embora a impressão 4-D reversível em si seja um grande avanço, ser capaz de usar um material mais robusto e, ao mesmo tempo, garantir uma reversão mais precisa durante a mudança de forma é revolucionário, pois nos permite produzir estruturas complexas que não podem ser facilmente alcançadas por meio da fabricação convencional. Contando com as condições ambientais em vez de eletricidade, representa uma virada de jogo em vários setores, mudando completamente a forma como projetamos, Criar, embalar e enviar produtos, "disse o professor Chua Chee Kai, pesquisador líder e chefe de desenvolvimento de produtos de engenharia no SUTD.