مروری بر چاپ 4بعدی به‌کمک ساخت افزایشی؛ مکانیزم، چالش‌ها، کاربردها و آینده پیش رو

ساخت افزایشی در جهان امروزی با رشد قابل توجهی روبه پیشرفت است که موجب شده کاربردهای ویژه‌ای در علوم مهندسی، پزشکی و هنر داشته باشد. هنگامی که در دانشگاه mit مفهوم زمان را به‌فرآیند چاپ 3بُعدی ادغام نمودند، زمان به‌عنوان بُعد چهارم در نظر گرفته شد. با ترکیب بُعد چهارم، یعنی زمان، مواد هوشمندی که از ساخت افزایشی ساخته می‌شوند، توانایی واکنش به ‌محرک‌های خارجی (گرما، صدا، ضربه و غیره) در مدت زمان معین را دارند. در فرآیند چاپ 4بُعدی، پیکربندی ماده در ساخت افزایشی به‌مبدلی تبدیل خواهد شد که در معرض محرک‌های خارجی همچون حرارت، آب، مواد شیمیایی، جریان الکتریکی و مغناطیسی قرار داده می‌شود. انتظار می‌رود در سال‌های آتی استفاده از این تکنولوژی به‌صورت وسیعی مورد استفاده قرار گیرد و این امر مستلزم به‌کارگیری رشته‌های مختلف ساخت از جمله مهندسی مکانیک در ساخت و تولید اشیا است، زیرا چشم‌انداز کلی در فرآیند چاپ 4بُعدی این است که مواد هوشمندی ساخته شوند که با استفاده از چالش‌های محاسباتی و دانش تجربی به‌حد مطلوب میل نمایند. در این مقاله پس از بررسی چاپ 3بُعدی و نیز معرفی مواد هوشمند به‌موضوع چاپ 4بُعدی با استفاده از این مواد پرداخته شده است. مکانیزم، چالش‌ها، کاربردها و آینده پیش رو چاپ 4بُعدی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

4D Printing Additive Manufacturing Review; Mechanisim, Chalanges, Applications and Future

Additive manufacturing in the modern world is progressing significantly, resulting in special applications in engineering sciences, medicine, and art. When the MIT university mixed the concept of time in the 3D printing process, time was considered as the fourth dimension. By combining the fourth dimension, the time, the smart materials made of additive manufacturing are able to a reaction to the external motivations (heat, voice, impact, etc) within a specified time. In the 4D printing process, the material configuration will be converted to a converter that will be exposed to external motivation such as heat, water, chemicals, electrical current and magnetic energy. It is expected that in the future, this technology will be widely used, requiring the application of various engineering disciplines, including mechanical engineering, in the fabrication and production of objects, because the overall perspective of the 4D printing process is to make intelligent materials that are optimized using computational challenges and empirical knowledge. In this article, after reviewing the 3D printing and introducing smart materials, the issue of 4D printing has been investigated using this material. The mechanism, challenges, applications, and future of 4D printing has been discussed.