4D-geprinte klep opent en sluit via watertemperatuur

Terwijl de 3D-printing technologie heeft bewezen een revolutionaire oplossing met brede technologische toepassingen te zijn, is een aantal onderzoeksgroepen reeds begonnen verder te kijken dan 3D-printen, naar de 4D-printtechnologie.

We hebben hier reeds al een aantal keer geschreven over succesvolle experimenten met 4D-printing. Nu echter, komt er vanuit Australië een wel heel interessante toepassing die ook erg praktisch lijkt. De onderzoekers van de Universiteit van Wollongong in Australië werken aan een 4D-geprinte klep die automatisch opent en sluit bij blootstelling aan water of hoge temperaturen.

4D-printing is een naam die misschien een vleugje misleidend lijkt, want waar zit hem die vierde dimensie dan precies in? In tijd, zo zeggen ze in Wollongong. Het gaat hier dus om 3D-geprinte materialen die na het printproces kunnen morphen in nieuwe structuren of vormen (postproductie) zoals materialen worden beïnvloed door de toevoeging van externe stimuli zoals water of warmte.

Het team van het ARC Centre of Excellence voor Electromaterials Science zegt dat deze nieuwe materialen zijn in staat om zichzelf te transformeren van de ene vorm in de andere, en ze zien toepassingen voor hen in de medische zachte robotica.

Deze techniek- en materialencombinatie werd toegepast om een ​​klep te fabriceren die reageert op de temperatuur van water eromheen.

“Het coole van dit ding is, dat het een werkend, functionerend apparaat is dat je gewoon in een keer uit de printer haalt,” zegt ACES Professor Marc in het Panhuis. “Er is geen andere montage nodig.”

De klep, een 3D-geprint object, omvat de actuatoren, die uitsluitend geactiveerd worden door het inbrengen van water.

De “slimme klep” wordt gecreëerd door het 4D-printen van hydrogels die zowel mechanisch robuust als het thermische bedieningsmechanisme zijn. De ‘4D’ wordt gemaakt door het printen van de “dynamische” hydrogel-inkt naast andere statische materialen die gebruikt worden om het apparaat te fabriceren.

“Het is een autonome afsluiter”, zegt In het Panhuis. “Er is geen invoer nodig, anders dan water; het sluit zich wanneer het warm water detecteert.”

4D-printing en dus met name het principe van objecten die zich aanpassen aan en reageren op de omgeving kent in potentie eindeloos veel toepassingen. Het onderzoeksteam van In het Panhuis is nog maar net begonnen, maar richt zich enthousiast op allerlei nieuwe applicaties.