4D печать позволит создавать умное снаряжение и броню, которые смогут адаптироваться к любой ситуации

В мире трёхмерной печати четвёртое измерение не является неким скрытым способом линейного движения в пространстве, а скорее степенью свободы, проистекающей из пространственных свойств, заложенных в любой 3D координате. В четырёхмерной печати это означает, что некоторые физические характеристики вещественного вокселя объекта имеют скрытый потенциал изменения.

Управление научных разработок Армии США вручила премию в 855 тысяч долларов за разработку новых методов применения четырёхмерной печати. Награда досталась трём исследовательским командам из Гарварда, и Университетов Питтсбурга и Иллинойса. Одной из областей, где данная технология, по мнению Армии США, может найти применение – это создание снаряжения и одежды для пехотинцев. Умный материал, который может изменять свой цвет, водопроницаемость, или жёсткость может иметь множество потенциальных преимуществ. Камуфляж, охлаждение, или структурная защита может быть получена в таком случае не сменой снаряжения, а изменением того снаряжения, которое у вас уже есть.

Идея в данном случае заключается в том, чтобы включить умные материалы, которые могут реагировать на свет, электрический заряд, или температуру, в матрицу гидрогеля. Вместо того, чтобы срабатывать от некоего активного триггера, переключаемого пользователем, этот материал будет изменяться автоматически. Исследование в настоящий момент фокусируется на масштабе микро- и нанометров.

Другими возможными применениями 4D-печати являются, например, печатные детали, которые могут двигаться внутри самих себя, подобно развивающемуся эмбриону, или двигаться вместе, подобно роботу.

Ни один из существующих на текущий момент методов печати не подходит для создания ультимативных бронекостюмов, вроде костюма Железного Человека. Грубая останавливающая сила легковесной керамики вроде нитрида бора слишком велика для гибких материалов подобных кевлару. На сегодняшний день мы можем скорее ожидать нечто вроде умного покрытия, которое можно нанести на уже существующее снаряжение. Однако по мере развития технологии создания комплексных структур в малом масштабе, а затем – более крупных объектов, такая поверхностная «корка» может стать критически важным компонентом.