Hãy tưởng tượng một vật thể có thể tự thay đổi hình dạng và chức năng sau khi được tạo ra. Đó không còn là khoa học viễn tưởng mà là thực tế của công nghệ Sản xuất bồi đắp (In 4D), một bước tiến vượt bậc đang mở ra kỷ nguyên mới cho vạn vật.
In 4D là gì và khác biệt cốt lõi so với công nghệ 3D?
In 4D về cơ bản là công nghệ in 3D cộng thêm chiều thứ tư: thời gian. Nếu in 3D tạo ra một vật thể tĩnh, thì công nghệ in 4D tạo ra một vật thể có khả năng biến đổi hình dạng hoặc thuộc tính của nó theo thời gian khi tiếp xúc với một tác nhân kích thích từ môi trường.
| Tiêu chí | Công nghệ In 3D | Công nghệ In 4D |
| Bản chất | Tạo vật thể tĩnh, không đổi | Tạo vật thể động, có khả năng biến đổi |
| Chiều không gian | 3 chiều (Dài, Rộng, Cao) | 4 chiều (3 chiều không gian + Thời gian) |
| Vật liệu | Vật liệu thông thường (nhựa, kim loại) | Vật liệu thông minh tự biến đổi |
| Sản phẩm cuối | Cố định sau khi in | Thay đổi theo tác nhân (nhiệt, ánh sáng) |
Vật liệu thông minh và cơ chế tự lắp ráp trong sản xuất bồi đắp (in 4d)
Linh hồn của công nghệ Sản xuất bồi đắp (In 4D) chính là vật liệu thông minh. Đây là những loại vật liệu được thiết kế đặc biệt để "ghi nhớ" một hoặc nhiều hình dạng khác nhau và có thể biến đổi qua lại giữa chúng khi có tín hiệu. Cơ chế này được gọi là tự lắp ráp.
Các tác nhân kích thích phổ biến bao gồm:
- Nhiệt độ: Vật liệu có thể co lại hoặc giãn ra khi nhiệt độ thay đổi.
- Ánh sáng: Một số polymer phản ứng với tia UV hoặc các bước sóng ánh sáng cụ thể.
- Độ ẩm/Nước: Vật liệu có khả năng trương nở hoặc thay đổi hình dạng khi ngấm nước.
- Từ trường hoặc điện trường: Tác động lực lên vật thể từ xa để kích hoạt sự biến đổi.
Quá trình này cho phép tạo ra các cấu trúc phức tạp từ những thành phần ban đầu đơn giản, phẳng, giúp tiết kiệm không gian và chi phí vận chuyển.
>>> Nắm rõ thêm: Marketing kỹ thuật số: 5 xu hướng bùng nổ nhất 2025
Ứng dụng tiềm năng của in 4D trong y sinh và hàng không
Khả năng tự biến đổi của công nghệ in 4D mở ra những ứng dụng đột phá trong nhiều lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác và khả năng thích ứng cao.
Trong y sinh
Trong y học, các thiết bị cấy ghép thông minh có thể được sản xuất. Ví d ụ, một stent (ống đỡ động mạch) được in 4D ở dạng thu nhỏ để dễ dàng đưa vào cơ thể.
Khi đến đúng vị trí, nhiệt độ cơ thể sẽ kích hoạt nó tự nở ra với kích thước chính xác, vừa vặn với mạch máu của bệnh nhân.
Trong hàng không và vũ trụ
Các cấu trúc trong ngành hàng không vũ trụ đòi hỏi phải nhẹ, bền và thích ứng tốt. Công nghệ Sản xuất bồi đắp (In 4D) cho phép chế tạo các bộ phận có thể tự điều chỉnh hình dạng để tối ưu hóa tính khí động học.
Ví dụ, một cánh máy bay có thể thay đổi độ cong tùy theo tốc độ và điều kiện bay, hoặc các tấm pin mặt trời trên vệ tinh có thể được vận chuyển ở dạng gấp gọn và tự bung ra khi đi vào quỹ đạo.
>>> Bổ sung thêm kiến thức: Khoa học thần kinh ứng dụng: Hiểu não bộ để thành công
Công nghệ in 4D vẫn còn ở giai đoạn đầu nhưng tiềm năng của nó là vô hạn. Cuộc cách mạng vật liệu này hứa hẹn sẽ thay đổi hoàn toàn cách chúng ta sản xuất và tương tác với thế giới vật chất. Hãy cùng theo dõi những bước tiến tiếp theo của nó.
>>> Khám phá thêm: Tâm lý học hành vi: Giải mã mọi quyết định của bạn
