4D Printen: Wacht even, zei u 4D-printen?

By Fouad Sabry

Wat is 4D-printen

3D-printen, een vorm van additive manufacturing, wordt beschouwd als een van de meest ontwrichtende uitvindingen in de moderne productie. Het heeft de manier waarop componenten en apparatuur worden gemaakt fundamenteel veranderd, evenals hun ontwerp en ontwikkeling in de industrie. 3D-printen stelt fabrikanten en onderzoekers in staat om geavanceerde vormen en structuren te creëren waarvan voorheen werd gedacht dat ze onmogelijk te maken waren met traditionele productiemethoden. In de afgelopen drie decennia heeft de 3D-printtechnologie constante doorbraken gekend en drastisch veranderd. Ondanks het vermogen om geavanceerde, bio-geïnspireerde ontwerpen met meerdere materialen te genereren, is 3D-printen nog niet geschikt voor massaproductie.

De toevoeging van een vierde dimensie aan de 3D-printtechnologie staat bekend als '4D Printing'. Met deze nieuwe dimensie kunnen 3D-geprinte dingen van vorm veranderen onafhankelijk van omgevingsprikkels zoals licht, warmte, elektriciteit, magnetisch veld, enzovoort. Gedrukte items veranderen dynamisch van vorm, afhankelijk van de behoeften en eisen van de omstandigheden door de tijdsdimensie op te nemen, zonder elektromechanische of bewegende delen. Het vermogen van 3D-geprinte dingen om in de loop van de tijd van vorm te veranderen als reactie op specifieke stimuli is gebaseerd op het vermogen van het materiaal om in de loop van de tijd te transformeren als reactie op specifieke stimuli, en er is geen menselijke interactie nodig om het proces te vergemakkelijken.

De groeiende vraag naar flexibele producten in een verscheidenheid aan toepassingen, zoals zelfvouwende verpakkingen en aanpasbare windturbines, heeft de opkomst van 4D-printen gestimuleerd.

Hoe u profiteert

(I) Inzichten en validaties over de volgende onderwerpen:

Hoofdstuk 1: 4D-printen
Hoofdstuk 2: Vierdimensionaal product
Hoofdstuk 3: Responsieve architectuur
Hoofdstuk 4: Responsief computerondersteund ontwerp
Hoofdstuk 5: 3D-printen< br />Hoofdstuk 6: 3D-modellering
Hoofdstuk 7: 3D-scannen
Hoofdstuk 8: 3D Printing Marketplace
Hoofdstuk 9: 3D Bioprinting
Hoofdstuk 10: 3D Food Printing
Hoofdstuk 11: 3D-productieformaat
Hoofdstuk 12: 3D-afdruksnelheid
Hoofdstuk 13: 3D-systemen

(II) Beantwoorden van de belangrijkste vragen van het publiek over 4D-printen.
(III) Voorbeelden uit de praktijk voor het gebruik van 4D-printen op veel gebieden.
(IV) 17 bijlagen om, kort, 266 opkomende technologie in elke branche om 360-graden volledig begrip te hebben van de 4D-printtechnologieën.

Voor wie is dit boek

Professionals, niet-gegradueerde en afgestudeerde studenten, enthousiastelingen, hobbyisten en degenen die verder willen gaan dan basiskennis of informatie voor elke vorm van 4D-printen.

• Language: Nederlands
• Publisher: Een Miljard Goed Geïnformeerd [Dutch]
• Release date: Nov 11, 2021
• ISBN: 6610000317356

Book preview

Wacht eens even, zei je 4D-printen?

3D-printen, een vorm van additieve productie, wordt beschouwd als een van de meest ontwrichtende uitvindingen in de moderne productie. Het heeft de manier waarop componenten en apparatuur worden gemaakt, evenals hun ontwerp en ontwikkeling, in de industrie fundamenteel veranderd. 3D-printen stelt fabrikanten en onderzoekers in staat om geavanceerde vormen en structuren te creëren waarvan eerder werd gedacht dat ze onmogelijk te maken waren met behulp van traditionele productiemethoden. In de afgelopen drie decennia heeft 3D-printtechnologie constante doorbraken gezien en is deze drastisch veranderd. Ondanks het vermogen om geavanceerde, bio-geïnspireerde, multi-materiaal ontwerpen te genereren, is 3D-printen nog niet geschikt voor massaproductie.

De toevoeging van een vierde dimensie aan 3D-printtechnologie staat bekend als '4D-printen'. Met deze nieuwe dimensie kunnen 3D-geprinte dingen van vorm veranderen, onafhankelijk van omgevingsstimuli zoals licht, warmte, elektriciteit, magnetisch veld, enzovoort. Gedrukte items veranderen dynamisch van vorm afhankelijk van de behoeften en eisen van de omstandigheid door de dimensie van tijd op te nemen, zonder elektromechanische of bewegende delen. Het vermogen van 3D-geprinte dingen om in de loop van de tijd van vorm te veranderen in reactie op specifieke stimuli is gebaseerd op het vermogen van het materiaal om in de loop van de tijd te transformeren als reactie op specifieke stimuli, en het vereist geen menselijke interactie om het proces te vergemakkelijken.

De groeiende vraag naar flexibele producten in verschillende toepassingen, zoals zelfvouwende verpakkingen en aanpasbare windturbines, heeft de opkomst van 4D-printen gestimuleerd.

Fouad Sabry is het voormalige Regional Head of Business Development for Applications bij Hewlett Packard (HP) voor Zuid-Europa, het Midden-Oosten en Afrika. Fouad heeft zijn Bachelor of Science (B.Sc.) of Computer Systems and Automatic Control, dual master's degrees, (1) Master of Business Administration (MBA) en (2) Master of Management in Information Technology (MMIT) behaald aan de Universiteit van Melbourne (MoU) in Australië. Fouad heeft meer dan 25 jaar ervaring in informatie- en communicatietechnologieën (ICT) en werkt in lokale, regionale en internationale bedrijven, zoals Vodafone en International Business Machines (IBM). Momenteel is Fouad een ondernemer, auteur, futurist, gericht op opkomende technologieën en industrieoplossingen, en oprichter van de One Billion Knowledgeable (1BK) -gemeenschap.

4D Printen

Andere boeken van de auteur

1 – Slimme machines

2 - Brain Computer Interface

3 – Zwermintelligentie

4 – Autonome voertuigen

5 – Autonome drones

6 – Autonome robotica

7 – Autonome wapens

8 – Landbouwrobotica

9 – Gesloten ecologische systemen

10 – Kweekvlees

11 – Verticale landbouw

12 – Plasma voortstuwing

13 - Puls detonatie-motor

14 – Arcologie

15 – 4D printen

Serie van De Auteur

Opkomende technologieën in de informatietechnologie

1 – Slimme machines

Opkomende technologieën in de neurowetenschappen

1 - Brain Computer Interface

Opkomende technologieën in robotica

1 – Zwermintelligentie

Opkomende technologieën in autonome dingen

1 – Autonome voertuigen

2 – Autonome drones

3 – Autonome robotica

4 – Autonome wapens

Opkomende technologieën in de landbouw

1 – Landbouwrobotica

2 – Gesloten ecologische systemen

3 – Kweekvlees

4 – Verticale landbouw

Opkomende technologieën in de ruimte

1 – Plasma voortstuwing

2 – Puls detonatie-motor

Opkomende technologieën in de bouw

1 – Arcologie

2 – 4D Printen

Een miljard goed geïnformeerd

4D Printen

Wacht eens even, zei je 4D-printen?

Fouad Sabry

Auteursrecht

4D Printing Copyright © 2021 door Fouad Sabry. Alle rechten voorbehouden.

Alle rechten voorbehouden. Niets uit dit boek mag worden gereproduceerd in welke vorm dan ook of met elektronische of mechanische middelen, inclusief systemen voor het opslaan en ophalen van informatie, zonder schriftelijke toestemming van de auteur. De enige uitzondering is door een recensent, die korte fragmenten in een recensie kan citeren.

Cover ontworpen door Fouad Sabry.

Dit boek is een fictief werk. Namen, personages, plaatsen en incidenten zijn producten van de verbeelding van de auteur of worden fictief gebruikt. Elke gelijkenis met werkelijke personen, levend of dood, gebeurtenissen of locaties is volledig toevallig.

Bonus

U kunt een e-mail sturen naar [e-mail] met de onderwerpregel 4D-printen: wacht een seconde, hebt u 4D-afdrukken gezegd?, en u ontvangt een e-mail met de eerste paar hoofdstukken van dit boek.

Fouad Sabry

Bezoek de 1BK-website op

www.1BKOfficial.org

Inleiding

Waarom heb ik dit boek geschreven?

Het verhaal van het schrijven van dit boek begon in 1989, toen ik student was aan de Middelbare School voor Gevorderde Studenten.

Het lijkt opmerkelijk veel op de STEM-scholen (Science, Technology, Engineering en Mathematics), die nu beschikbaar zijn in veel geavanceerde landen.

STEM is een curriculum gebaseerd op het idee om studenten op te leiden in vier specifieke disciplines - wetenschap, technologie, engineering en wiskunde - in een interdisciplinaire en toegepaste benadering. Deze term wordt meestal gebruikt om een onderwijsbeleid of een curriculumkeuze op scholen aan te pakken. Het heeft implicaties voor de ontwikkeling van het personeelsbestand, nationale veiligheidskwesties en immigratiebeleid.

Er was een wekelijkse les in de bibliotheek, waar elke student vrij is om een boek te kiezen en 1 uur te lezen. Het doel van de les is om de studenten aan te moedigen om andere vakken dan het onderwijscurriculum te lezen.

In de bibliotheek, terwijl ik naar de boeken op de planken keek, zag ik enorme boeken, in totaal 5.000 pagina's in 5 delen. De naam van het boek is The Encyclopedia of Technology, die alles om ons heen beschrijft, vanhet absolute nulpunt tot halfgeleiders, bijna elke technologie werd in die tijd uitgelegd met kleurrijke illustraties en eenvoudige woorden. Ik begon de encyclopedie te lezen, en natuurlijk kon ik het niet afmaken in de wekelijkse les van 1 uur.

Dus overtuigde ik mijn vader om de encyclopedie te kopen. Mijn vader kocht in het begin van mijn leven alle technologische hulpmiddelen voor mij, de eerste computer en de eerste technologische encyclopedie, en beide hebben een grote impact op mezelf en mijn carrière.

Ik heb de hele encyclopedie in dezelfde zomervakantie van dit jaar afgewerkt, en toen begon ik te zien hoe het universum werkt en hoe ik die kennis kan toepassen op alledaagse problemen.

Mijn passie voor de technologie begon meer dan 30 jaar geleden en nog steeds gaat de reis door.

Dit boek maakt deel uit van The Encyclopedia of Emerging Technologies, wat mijn poging is om de lezers dezelfde geweldige ervaring te geven die ik had toen ik op de middelbare school zat, maar in plaats van 20e-eeuwse technologieën, ben ik meer geïnteresseerd in de 21e-eeuwse opkomende technologieën, toepassingen en industriële oplossingen.

The Encyclopedia of Emerging Technologies zal bestaan uit 365 boeken, elk boek zal gericht zijn op één opkomende technologie. U kunt de lijst met opkomende technologieën en hun categorisering per industrie lezen in het deel van Coming Soon, aan het einde van het boek.

365 boeken om de lezers de kans te geven om hun kennis over een enkele opkomende technologie elke dag in de loop van een jaar te vergroten.

Introductie

Hoe heb ik dit boek geschreven?

In elk boek van The Encyclopedia of Emerging Technologies probeer ik directe, ruwe zoekinzichten te krijgen, rechtstreeks uit de hoofden van de mensen, in een poging hun vragen over de opkomende technologie te beantwoorden.

Er zijn elke dag 3 miljard Google-zoekopdrachten en 20% daarvan is nog nooit eerder gezien. Ze zijn als een directe lijn naar de gedachten van het volk.

Soms is dat 'Hoe verwijder ik papierstoring'. Andere keren zijn het de wringende angsten en geheime verlangens die ze alleen maar met Google zouden durven delen.

In mijn zoektocht naar een onaangeboorde goudmijn van inhoudsideeën over 4D-printen, gebruik ik veel tools om te luisteren naar automatisch aangevulde gegevens van zoekmachines zoals Google, en vervolgens snel elke nuttige zin en vraag uit te voeren, de mensen vragen rond het trefwoord 4D-afdrukken.

Het is een goudmijn van menseninzicht, die ik kan gebruiken om frisse, ultra-nuttige inhoud, producten en diensten te creëren. De aardige mensen, zoals jij, willen echt.

Zoekopdrachten naar mensen zijn de belangrijkste dataset die ooit is verzameld over de menselijke psyche. Daarom is dit boek een live product en voortdurend bijgewerkt door steeds meer antwoorden op nieuwe vragen over 4D-printen, gesteld door mensen, net als jij en ik, die zich afvragen over deze nieuwe opkomende technologie en er meer over willen weten.

De aanpak voor het schrijven van dit boek is om een dieper niveau van begrip te krijgen van hoe mensen zoeken rond 4D Printing, vragen en vragen onthullen die ik niet noodzakelijkerwijs uit mijn hoofd zou denken, en deze vragen beantwoorden in supereenvoudige en verteerbare woorden, en om het boek op een eenvoudige manier rond te navigeren.

Dus als het gaat om het schrijven van dit boek, heb ik ervoor gezorgd dat het zo geoptimaliseerd en doelgericht mogelijk is. Dit boek doel is het helpen van de mensen om hun kennis over 4D Printing verder te begrijpen en te laten groeien. Ik probeer de vragen van mensen zo goed mogelijk te beantwoorden en veel meer te laten zien.

Het is een fantastische en mooie manier om vragen en problemen die de mensen hebben te onderzoeken en direct te beantwoorden, en inzicht, validatie en creativiteit toe te voegen aan de inhoud van het boek - zelfs pitches en voorstellen. Het boek onthult rijke, minder drukke en soms verrassende gebieden van onderzoeksvraag die ik anders niet zou bereiken. Het lijdt geen twijfel dat het naar verwachting de kennis van de geest van de potentiële lezers zal vergroten, na het lezen van het boek met behulp van deze aanpak.

Ik heb een unieke aanpak toegepast om de inhoud van dit boek altijd fris te maken. Deze aanpak is afhankelijk van het luisteren naar de geest van de mensen, door gebruik te maken van de zoekhulpmiddelen. Deze aanpak heeft mij geholpen om:

Ontmoet de lezers precies waar ze zijn, zodat ik relevante inhoud kan maken die een snaar raakt en meer begrip voor het onderwerp genereert.

Houd de vinger aan de pols, zodat ik updates kan krijgen wanneer mensen op nieuwe manieren over deze opkomende technologie praten en trends in de loop van de tijd kan volgen.

Ontdek verborgen schatten van vragen die antwoorden nodig hebben over de opkomende technologie om onverwachte inzichten en verborgen niches te ontdekken die de relevantie van de inhoud vergroten en het een winnende voorsprong geven.

Stop met het verspillen van tijd aan gutfeel en giswerk over de inhoud die de lezers willen en vul de inhoud van het boek met wat de mensen nodig hebben en neem afscheid van de eindeloze inhoudsideeën op basis van speculaties.

Neem solide beslissingen en neem minder risico's om op de eerste rij te gaan zitten met wat mensen willen lezen en willen weten - in realtime - en gebruik zoekgegevens om gedurfde beslissingen te nemen, over welke onderwerpen moeten worden opgenomen en welke onderwerpen moeten worden uitgesloten.

Stroomlijn mijn contentproductie om contentideeën te identificeren zonder handmatig individuele meningen te hoeven doorzoeken om dagen en zelfs weken tijd te besparen.

Het is geweldig om de mensen te helpen hun kennis op een eenvoudige manier te vergroten door gewoon hun vragen te beantwoorden.

Ik denk dat de aanpak van het schrijven van dit boek uniek is omdat het zich verzamelt en de belangrijke vragen volgt die door de lezers op zoekmachines worden gesteld.

Bevestigingen

Het schrijven van een boek is moeilijker dan ik dacht en meer de moeite waard dan ik me ooit had kunnen voorstellen. Niets van dit alles zou mogelijk zijn geweest zonder het werk van prestigieuze onderzoekers, en ik wil graag hun inspanningen erkennen om de kennis van het publiek over deze opkomende technologie te vergroten.

Toewijding

Voor de verlichten, degenen die de dingen anders zien en willen dat de wereld beter wordt - ze zijn niet dol op de status quo of de bestaande staat. Je kunt het te veel met ze oneens zijn, en je kunt nog meer met ze discussiëren, maar je kunt ze niet negeren en je kunt ze niet onderschatten, omdat ze altijd dingen veranderen ... ze duwen het menselijk ras vooruit, en terwijl sommigen hen misschien zien als de gekken of amateurs, zien anderen genie en vernieuwers, omdat degenen die verlicht genoeg zijn om te denken dat ze de wereld kunnen veranderen, degenen zijn die dat doen en de mensen naar de verlichting leiden.

Motto

Definitie: 4-dimensionaal printen maakt gebruik van dezelfde technieken van 3D-printen door computergeprogrammeerde afzetting van materiaal in opeenvolgende lagen om een driedimensionaal object te creëren.

Belangrijkheid: Het meest voor de hand liggende voordeel van 4D-printen is dat door computationeel vouwen objecten groter dan printers als slechts één onderdeel kunnen worden geprint. Omdat de 4D-geprinte objecten van vorm kunnen veranderen, kunnen krimpen en zich kunnen ontvouwen, kunnen objecten die te groot zijn om in een printer te passen, worden gecomprimeerd voor 3D-printen in hun secundaire vorm.

Materialen: 4D-printtechnologie maakt gebruik van materialen zoals single shape geheugenpolymeren, vloeibare kristalelastomeren, composiethydrogel, composieten, multimateriaal en ander multifunctioneel materiaal vanwege hun thermomechanische eigenschappen en andere materiaaleigenschappen.

Oprichter: De voorvader van deze opkomende technologie is computerwetenschapper Skylar Tibbits, oprichter en mededirecteur van het Self-Assembly Lab aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT). De oorsprong van 4D-printen ligt in de introductie van een tijdsfactor in 3D-printen.

Wetenschap: 4D-printen verwijst in wezen naar het vermogen van 3D-geprinte objecten om de vorm in de loop van de tijd te veranderen, veroorzaakt door warmte of water, terwijl het omkeerbaarheidsaspect ervan het mogelijk maakt om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm.

Inhoudsopgave

4D Printen

Andere boeken van de auteur

Serie van De Auteur

4D Printen

Auteursrecht

Bonus

Inleiding

Introductie

Bevestigingen

Toewijding

Motto

Inhoudsopgave

Hoofdstuk 1: 4D Printen

Hoofdstuk 2: Vierdimensionaal product

Hoofdstuk 3: Responsive architectuur

Hoofdstuk 4: Responsief computerondersteund ontwerp

Hoofdstuk 5: 3D printen

Hoofdstuk 6: 3D-modellering

Hoofdstuk 7: 3D scannen

Hoofdstuk 8: Marktplaats voor 3D-printen

Hoofdstuk 9: 3D bioprinten

Hoofdstuk 10: 3D food printing

Hoofdstuk 11: 3D-productieformaat

Hoofdstuk 12: 3D-printsnelheid

Hoofdstuk 13: 3D-systemen

Epiloog

Over de auteur

Binnenkort beschikbaar

Bijlagen: Opkomende technologieën in elke branche

Hoofdstuk 1: 4D Printen

-dimensionaal printen (4D-printen; ook bekend als 4D-bioprinting, actieve origami of vorm-morphing-systemen) maakt gebruik van dezelfde processen als 3D-printen om een driedimensionaal object te bouwen door middel van computergeprogrammeerde afzetting van materiaal in opeenvolgende lagen. Bij 4D-printen kan de uiteindelijke 3D-vorm echter in verschillende vormen veranderen als reactie op externe stimuli, waarbij de 4e dimensie de tijdsafhankelijke vormverandering na het printen is. Het is dus een soort programmeerbare materie waarin het gedrukte product na productie reageert met omgevingsomstandigheden (vochtigheid, temperatuur, spanning, enz.) en dienovereenkomstig van vorm verandert.

Druktechnieken

Stereolithografie is een 3D-printproces dat fotopolymerisatie gebruikt om lagen substraat te verbinden om een polymeernetwerk te vormen. In tegenstelling tot gesmolten-depositiemodellering, waarbij het geëxtrudeerde materiaal onmiddellijk verhardt om lagen te vormen, is 4D-printen voornamelijk gebaseerd op stereolithografie, waarbij ultraviolet licht meestal wordt gebruikt om de gestapelde materialen uit te harden nadat het printproces is voltooid. Anisotropie is essentieel bij het ontwerpen van de richting en hoeveelheid transformaties onder een specifieke situatie door de micromaterialen zo te organiseren dat de eindafdruk directionaliteit heeft ingebed.

Glasvezel architectuur

A picture containing blur Description automatically generated

Tibbits et al. printten een composietpolymeer dat reageert wanneer het onder water wordt ondergedompeld.

De meeste 4D-printtechnologieën zijn afhankelijk van een netwerk van vezels met verschillende groottes en materiaalkwaliteiten. 4D-geprinte componenten kunnen zowel op macro- als microschaal worden ontworpen. Complexe moleculaire / vezelsimulaties die de geaggregeerde materiaaleigenschappen van alle materialen die in het monster worden gebruikt, benaderen, worden gebruikt om ontwerp op microschaal te bereiken. De vervormingsvorm bij stimulusactivering is direct gerelateerd aan de grootte, vorm, modulus en het verbindingspatroon van deze materiaalbouwstukken.

Hydro-reactieve polymeren/hydrogels

Skylar Tibbits, het hoofd van MIT's Self-Assembly Lab, werkte samen met de Stratasys Materials Group om een composietpolymeer te creëren dat bestaat uit extreem hydrofiele onderdelen en niet-actieve, zeer stijve materialen. De verschillende kwaliteiten van deze twee verschillende materialen zorgden voor een zwelling tot 150 procent van sommige delen van de geprinte keten in water, terwijl de stijve elementen structurele en hoekbeperkingen voor de gewijzigde keten vaststelden. Ze creëerden een ketting die veranderde in een draadframekubus wanneer ondergedompeld in water en een andere ketting die MIT spelde wanneer ondergedompeld in water.

Cellulose composieten

Thiele et al. onderzochten de mogelijkheid van een op cellulose gebaseerd materiaal dat vochtgevoelig zou kunnen zijn. Ze creëerden