วิศวกรจาก University of Maryland (UMD) ได้สร้างหัวพิมพ์ 3 มิติที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือ Morphing ได้ ถูกเผยแพร่ในวารสาร Advanced Materials Technologies แสดงให้เห็นถึงศักยภาพใหม่ที่สามารถพิมพ์ได้แบบ 4 มิติ ด้วยการเพิ่มคุณสมบัติต่าง ๆ ลงไปในวัสดุขณะพิมพ์โดยไม่ต้องพิมพ์ซ้ำหลายครั้งและไม่ต้องโยกย้ายเปลี่ยนวัสดุอย่างหลากหลาย
ทีมวิจัยได้ค้นหาศักยภาพใหม่ของการพิมพ์ 3 มิติสำหรับวัสดุไฟเบอร์คอมโพสิทได้ โดยวัสดุนั้นทำจากไฟเบอร์สั้น ๆ ที่เสริมคุณสมบัติพิเศษหากเทียบกับการพิมพ์ 3 มิติทั่ว ๆไป เช่น การเสริมความแข็งแรงชิ้นส่วนหรือคุณสมบัติการนำไฟฟ้า ความท้าทายที่เกิดขึ้น คือ คุณสมบัติเหล่านี้นั้นอยู่บนฐานของทิศทางหรือ Orientation ของไฟเบอร์สั้น ๆ เหล่านั้นซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะควบคุมระหว่างกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ
หัวพิมพ์ 3 มิติที่เปลี่ยนรูปได้นั้นมีจุดเด่นอยู่ที่หัวขับ (Actuator) ด้านข้าง ซึ่งสามารถพองหรือขยายตัวได้แบบบอลลูนจึงสามารถเปลี่ยนรูปร่างหัวพิมพ์และจัดเรียงทิศทางไฟเบอร์ได้ เพื่อให้เห็นการวิจัยที่ชัดเจนเหล่านักวิจัยได้ตั้งเป้าไปยังการใช้งานการพิมพ์ 4 มิติ ซึ่งอาจเป็นแนวคิดใหม่ของการพิมพ์ 3 มิติที่สามารถปรับหรือเปลี่ยนรูปร่างได้ตามสภาพแวดล้อม ในการทดสอบได้มีการสังเกตชิ้นส่วนที่พิมพ์มานั้นเกิดการบวมเมื่อจุ่มน้ำ และยิ่งไปกว่านั้นได้มีการตั้งเป้าให้ใช้พฤติกรรการบวมที่เกิดขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงหัวพิมพ์อีกด้วย
ความก้าวหน้าล่าสุดสำหรับการพิมพ์ 4 มิติ คือ การพึ่งพากับวัสดุที่สามารถขยายได้แบบ Anisotropic หรือสามารถบวมออกในทิศทางใดทิศทางหนึ่งได้ดีกว่าทิศอื่น และการขยายแบบ Isotropic ที่จะบวมขยายออกไปในทุกทิศทาง น่าเสียดายที่ว่าการสลับไปมาของสองเงื่อนไขนี้ต้องการการพิมพ์หลายครั้งด้วยวัสดุที่หลากหลาย ความน่าสนใจของการค้นพบนี้อยู่ที่สามารถพิมพ์วัสดุครั้งเดียวแล้วเปลี่ยนไปมาระหว่าง Anisotropic และ Isotropic ได้เพียงเปลี่ยนรูปทรงหัวพิมพ์ระหว่างการพิมพ์ ซึ่งไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะการพิมพ์ 4 มิติเท่านั้น ยังสามารถปรับปรุงใช้กับวัสดุคอมโพสิทแบบอื่นได้ ไม่ว่าจะเป็น Elastic, Thermal, แม่เหล็ก หรือคุณสมบัติด้านไฟฟ้า เป็นต้น
เพื่อสร้างเทคโนโลยีนี้ขึ้นมาทีมวิจัยได้ต่อยอดจากเทคโนโลยีกลุ่ม PolyJet เป็นพื้นฐาน และได้ทำการต่อยอดไปยังการใช้งานด้านการแพทย์ชีวภาพ ความสามารถในการพิมพ์ที่เพิ่มขึ้นจากการปรับแต่งหัวพิมพ์นี้สามารถทำให้การพิมพ์ 3 มิติสามารถสร้างชิ้นงานที่มีความซับซ้อนทางด้านคุณสมบัติเพิ่มขึ้นได้อีกหนึ่งมิติจากเดิม 3 มิติที่เป็นคุณสมบัติที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเท่านั้น
ที่มา:
Techxplore.com
| บทความที่เกี่ยวข้อง: เจลต้านความเค้นจะเป็นส่วนสำคัญในการพิมพ์เนื้อเยื่อแบบ 3 มิติ |
