Impressão 4D: Espere um segundo, você disse impressão 4D?

De Fouad Sabry

O que é impressão 4D

A impressão 3D, um tipo de manufatura aditiva, é considerada uma das invenções mais revolucionárias da manufatura moderna. Ele alterou fundamentalmente a maneira como os componentes e equipamentos são feitos, bem como seu design e desenvolvimento, na indústria. A impressão 3D permite que fabricantes e pesquisadores criem formas e estruturas sofisticadas que antes eram impossíveis de criar usando métodos de produção tradicionais. Nas últimas três décadas, a tecnologia de impressão 3D teve avanços constantes e mudou drasticamente. Apesar de sua capacidade de gerar designs sofisticados, bioinspirados e multimateriais, a impressão 3D ainda não é adequada para produção em massa.

A adição de uma quarta dimensão à tecnologia de impressão 3D é conhecida como "Impressão 4D". Com essa nova dimensão, as coisas impressas em 3D podem mudar de forma independentemente de estímulos ambientais, como luz, calor, eletricidade, campo magnético e assim por diante. Os itens impressos alteram a forma de forma dinâmica dependendo das necessidades e demandas da circunstância, incorporando a dimensão do tempo, sem partes eletromecânicas ou móveis. A capacidade das coisas impressas em 3D de mudar de forma ao longo do tempo em reação a estímulos específicos é baseada na capacidade do material de se transformar ao longo do tempo em resposta a estímulos específicos e não requer interação humana para facilitar o processo.

A crescente demanda por produtos flexíveis em uma variedade de aplicações, como embalagens autodobráveis ​​e turbinas eólicas adaptáveis, estimulou o surgimento da impressão 4D.

Como você se beneficiará

(I) Insights e validações sobre os seguintes tópicos:

Capítulo 1: Impressão 4D
Capítulo 2: Produto quadridimensional
Capítulo 3: Arquitetura responsiva
Capítulo 4: Design responsivo auxiliado por computador
Capítulo 5: Impressão 3D < br /> Capítulo 6: Modelagem 3D
Capítulo 7: Digitalização 3D
Capítulo 8: Mercado de impressão 3D
Capítulo 9: Biimpressão 3D
Capítulo 10: Impressão 3D de alimentos
Capítulo 11: Formato de fabricação 3D
Capítulo 12: Velocidade de impressão 3D
Capítulo 13: Sistemas 3D

(II) Responder às principais perguntas públicas sobre a impressão 4D.
(III) Exemplos do mundo real para o uso da impressão 4D em muitos campos.
(IV) 17 apêndices para explicar, resumidamente, 266 tecnologia emergente em cada indústria para ter uma compreensão completa de 360 ​​graus das tecnologias de impressão 4D.

A quem se destina este livro

Profissionais, estudantes de graduação e pós-graduação, entusiastas, hobistas e aqueles que desejam ir além do conhecimento básico ou informação para qualquer tipo de impressão 4D.

• Idioma: Português
• Editora: Um Bilhão Bem Informado [Portuguese]
• Data de lançamento: 11 de nov. de 2021
• ISBN: 6610000317301

Pré-visualização do livro

Espera um segundo, disseste impressão 4D?

A impressão 3D, um tipo de fabrico aditivo, é considerada uma das invenções mais disruptivas no fabrico moderno. Alterou fundamentalmente a forma como os componentes e equipamentos são fabricados, bem como o seu design e desenvolvimento, na indústria. A impressão 3D permite que fabricantes e investigadores criem formas e estruturas sofisticadas que se pensava serem impossíveis de criar usando métodos de produção tradicionais. Ao longo das três décadas anteriores, a tecnologia de impressão 3D tem visto constantes avanços e mudou drasticamente. Apesar da sua capacidade de gerar designs sofisticados, bio-inspirados e multi-materiais, a impressão 3D ainda não é adequada para a produção em massa.

A adição de uma quarta dimensão à tecnologia de impressão 3D é conhecida como Impressão 4D. Com esta nova dimensão, as coisas impressas em 3D podem mudar de forma independentemente de estímulos ambientais como luz, calor, eletricidade, campo magnético, e assim por diante. Os itens impressos alteram a forma dinamicamente dependente das necessidades e exigências da circunstância incorporando a dimensão do tempo, sem peças eletromecânicas ou móveis. A capacidade de as coisas impressas em 3D mudarem de forma ao longo do tempo em reação a estímulos específicos baseia-se na capacidade do material de se transformar ao longo do tempo em resposta a estímulos específicos, e não requer interação humana para facilitar o processo.

A crescente procura de produtos flexíveis numa variedade de aplicações, como embalagens auto-dobráveis e turbinas eólicas adaptáveis, impulsionou o aumento da impressão 4D.

Fouad Sabry é o antigo Chefe Regional de Desenvolvimento de Aplicações na Hewlett Packard (HP) para o Sul da Europa, Médio Oriente e África. Fouad recebeu o bacharelato em Ciências (B.Sc.) de Sistemas Informáticos e Controlo Automático, mestrado duplo, (1) Mestrado em Administração de Empresas (MBA) e (2) Mestrado em Tecnologias da Informação (MMIT), pela Universidade de Melbourne (Mu) na Austrália. A Fouad conta com mais de 25 anos de experiência em Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), trabalhando em empresas locais, regionais e internacionais, como a Vodafone e a International Business Machines (IBM). Atualmente, Fouad é um empreendedor, autor, futurista, focado em Tecnologias Emergentes, e Soluções da Indústria, e fundador da comunidade One Billion Knowledgeable (1BK).

Impressão 4D

Outros Livros do Autor

1 – Máquinas Inteligentes

2 - Interface de Computador Cerebral

3 - Inteligência Swarm

4 - Veículos Autónomos

5 - Drones Autónomos

6 - Robótica Autónoma

7 - Armas Autónomas

8 - Robótica Agrícola

9 - Sistemas Ecológicos Fechados

10 - Carne Cultivada

11 - Agricultura Vertical

12 - Propulsão do Plasma

13 - Motor de detonação de pulso

14 - Arcologia

Impressão 15 - 4D

Série por The Author

Tecnologias Emergentes em Tecnologias da Informação

1 – Máquinas Inteligentes

Tecnologias Emergentes em Neurociências

1 – Interface de computador cerebral

Tecnologias Emergentes em Robótica

1 – Inteligência Swarm

Tecnologias Emergentes em Coisas Autónomas

1 – Veículos Autónomos

2 - Drones Autónomos

3 - Robótica Autónoma

4 - Armas Autónomas

Tecnologias Emergentes na Agricultura

1 - Robótica Agrícola

2 - Sistemas Ecológicos Fechados

3 - Carne Cultivada

4 - Agricultura Vertical

Tecnologias Emergentes no Espaço

1 - Propulsão do Plasma

2 – Motor de detonação de pulso

Tecnologias Emergentes na Construção

1 - Arcologia

Impressão 2 - 4D

Um bilião de conhecimentos

Impressão 4D

Espera um segundo, disseste impressão 4D?

Fouad Sabry

Direitos autorais

Impressão 4D Copyright © 2021 por Fouad Sabry. Todos os direitos reservados.

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida sob qualquer forma ou por qualquer meio eletrónico ou mecânico, incluindo sistemas de armazenamento e recuperação de informações, sem autorização por escrito do autor. A única exceção é por um revisor, que pode citar pequenos excertos numa revisão.

Capa desenhada por Fouad Sabry.

Este livro é uma obra de ficção. Nomes, personagens, lugares e incidentes são produtos da imaginação do autor ou são usados de forma fictícia. Qualquer semelhança com pessoas reais, vivas ou mortas, eventos ou locais é inteiramente coincidência.

Bónus

Pode enviar um e-mail para [e-mail] com a linha de assunto Impressão 4D: Espera a Segunda, Você Disse 4D Printing?, e receberá um e-mail que contém os primeiros capítulos deste livro.

Fouad Sabry

Visite o site 1BK em

www.1BKOfficial.org

Prefácio

Por que escrevi este livro?

A história de escrever este livro começou em 1989, quando eu era estudante na Escola Secundária de Estudantes Avançados.

É notavelmente como as escolas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática), que estão agora disponíveis em muitos países avançados.

O STEM é um currículo baseado na ideia de educar os alunos em quatro disciplinas específicas - ciência, tecnologia, engenharia e matemática - numa abordagem interdisciplinar e aplicada. Este termo é normalmente usado para abordar uma política de educação ou uma escolha curricular nas escolas. Tem implicações no desenvolvimento da força de trabalho, nas preocupações de segurança nacional e na política de imigração.

Havia uma aula semanal na biblioteca, onde cada aluno é livre de escolher qualquer livro e ler durante 1 hora. O objetivo da aula é incentivar os alunos a lerem outras disciplinas que não o currículo educativo.

Na biblioteca, enquanto olhava para os livros nas prateleiras, notei livros enormes, num total de 5.000 páginas em 5 partes. O nome dos livros é A Enciclopédia da Tecnologia, que descreve tudo à nossa volta, from absoluto zero a semicondutores, quase todas as tecnologias, na altura, foram explicadas com ilustrações coloridas e palavras simples. Comecei a ler a enciclopédia, e claro, não consegui terminá-la na aula semanal de 1 hora.

Então, convenci o meu pai a comprar a enciclopédia. O meu pai comprou-me todas as ferramentas tecnológicas no início da minha vida, o primeiro computador e a primeira enciclopédia tecnológica, e ambos têm um grande impacto em mim e na minha carreira.

Terminei toda a enciclopédia nas mesmas férias de verão deste ano, e então comecei a ver como o universo funciona e como aplicar esse conhecimento aos problemas do dia-a-dia.

A minha paixão pela tecnologia começou há mais de 30 anos e ainda assim a viagem continua.

Este livro faz parte da Enciclopédia das Tecnologias Emergentes que é a minha tentativa de dar aos leitores a mesma experiência incrível que tive quando andava no liceu, mas em vez de tecnologiasdo séculoXX, estou mais interessado nas tecnologias emergentes do século XXI, aplicações e soluções industriais.

A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes será composta por 365 livros, cada livro será focado numa única tecnologia emergente. Pode ler a lista de tecnologias emergentes e a sua categorização pela indústria na parte de Em breve, no final do livro.

365 livros para dar aos leitores a oportunidade de aumentar os seus conhecimentos sobre uma única tecnologia emergente todos os dias, no decurso de um ano.

Introdução

Como escrevi este livro?

Em todos os livros de A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes, estou a tentar obter insights instantâneos, de pesquisa bruta, diretamente das mentes das pessoas, tentando responder às suas perguntas sobre a tecnologia emergente.

Há 3 mil milhões de pesquisas no Google todos os dias, e 20% delas nunca foram vistas antes. São como uma linha direta para os pensamentos das pessoas.

Às vezes, é Como é que retiro o encravamento de papel. Outras vezes, são os medos e os desejos secretos que só se atreveriam a partilhar com o Google.

Na minha busca para descobrir uma mina de ouro inexplorada de ideias de conteúdo sobre Impressão 4D, uso muitas ferramentas para ouvir dados autocompletos de motores de busca como o Google, e depois rapidamente escolho todas as frases e perguntas úteis, as pessoas estão a perguntar em torno da palavra-chave Impressão 4D.

É uma mina de ouro de pessoas introspeção, posso usar para criar conteúdo fresco, ultra-útil, produtos e serviços. Do tipo que pessoas, como tu, realmente querem.

As pesquisas de pessoas são o conjunto de dados mais importante alguma vez recolhido na psique humana. Portanto, este livro é um produto ao vivo, e constantemente atualizado por cada vez mais respostas para novas perguntas sobre Impressão 4D, feitas por pessoas, tal como tu e eu, a questionarem-se sobre esta nova tecnologia emergente e gostariam de saber mais sobre isso.

A abordagem para escrever este livro é obter um nível mais profundo de compreensão de como as pessoas procuram em torno de Impressão 4D, revelando perguntas e consultas que eu não pensaria necessariamente fora da minha cabeça, e respondendo a estas perguntas em palavras super fáceis e digestivas, e para navegar o livro de uma forma simples.

Por isso, quando se trata de escrever este livro, assegurei-me de que está o mais otimizado e direcionado possível. Este propósito do livro está a ajudar as pessoas a compreender e a desenvolver os seus conhecimentos sobre a Impressão 4D. Estou a tentar responder as perguntas das pessoas o mais de perto possível e a mostrar muito mais.

É uma forma fantástica e bonita de explorar questões e problemas que os povos têm e responder diretamente, e adicionar insights, validação e criatividade ao conteúdo do livro – até mesmo pitchs e propostas. O livro revela áreas ricas, menos aglomeradas e, por vezes, surpreendentes, de procura de investigação que eu não alcançaria de outra forma. Não há dúvida de que, espera-se que aumente o conhecimento da mente dos potenciais leitores, depois de ler o livro usando esta abordagem.

Apliquei uma abordagem única para tornar o conteúdo deste livro sempre fresco. Esta abordagem depende de ouvir as mentes das pessoas, utilizando as ferramentas de escuta de pesquisa. Esta abordagem ajudou-me a:

Conheça os leitores exatamente onde estão, para que eu possa criar conteúdo relevante que atinge um acorde e impulsiona mais compreensão ao tema.

Mantenha o meu dedo firmemente no pulso, para que eu possa obter atualizações quando as pessoas falam sobre esta tecnologia emergente de novas maneiras, e monitorizar as tendências ao longo do tempo.

Descobrir tesouros ocultos de perguntas precisa de respostas sobre a tecnologia emergente para descobrir insights inesperados e nichos ocultos que impulsionam a relevância do conteúdo e lhe dão uma vantagem vencedora.

Pare de perder tempo com a sensação de tripas e adivinhação sobre o conteúdo procurado pelos leitores e preencha o conteúdo do livro com o que as pessoas precisam e diga adeus às intermináveis ideias de conteúdo baseadas em especulações.

Tome decisões sólidas, e tome menos riscos, para conseguir lugares na primeira fila para o que as pessoas querem ler e querem saber - em tempo real - e usar dados de pesquisa para tomar decisões ousadas, sobre quais tópicos incluir e quais tópicos excluir.

Dinamize a minha produção de conteúdo para identificar ideias de conteúdo sem ter de analisar manualmente as opiniões individuais para poupar dias e até semanas de tempo.

É maravilhoso ajudar as pessoas a aumentar os seus conhecimentos de uma forma simples, respondendo apenas às suas perguntas.

Acho que a abordagem da escrita deste livro é única à medida que ele colide, e rastreia as questões importantes que os leitores fazem nos motores de busca.

Agradecimentos

Escrever um livro é mais difícil do que pensava e mais gratificante do que alguma vez poderia imaginar. Nada disto teria sido possível sem o trabalho concluído por investigadores de prestígio, e gostaria de reconhecer os seus esforços para aumentar o conhecimento do público sobre esta tecnologia emergente.

Dedicatória

Para os esclarecidos, aqueles que vêem as coisas de forma diferente, e querem que o mundo seja melhor. Podes discordar demasiado deles, e podes discutir ainda mais com eles, mas não podes ignorá-los, e não podes subestimá-los, porque mudam sempre as coisas... empurram a raça humana para a frente, e enquanto alguns podem vê-los como os loucos ou amadores, outros vêem génio e inovadores, porque aqueles que são iluminados o suficiente para pensar que podem mudar o mundo, são os que o fazem, e levam as pessoas à iluminação.

Epígrafe

Definição: A impressão 4-dimensional utiliza as mesmas técnicas de impressão 3D através da deposição programada por computador de material em camadas sucessivas para criar um objeto tridimensional.

Importância: A vantagem mais óbvia da impressão 4D é que através da dobragem computacional, objetos maiores do que impressoras podem ser impressos como apenas uma parte. Uma vez que os objetos impressos em 4D podem mudar de forma, podem encolher e desdobrar-se, os objetos demasiado grandes para caber numa impressora podem ser comprimidos para impressão 3D na sua forma secundária.

Materiais: A tecnologia de impressão 4D utiliza materiais como polímeros de memória de forma única, elastómeros de cristal líquido, hidrogel composto, compósitos, multi-materiais e outros materiais multifuncionais devido às suas propriedades termomecânicas e outras propriedades materiais.

Fundador: O antepassado desta tecnologia emergente é o cientista informático Skylar Tibbits, fundador e codiretor do Self-Assembly Lab do Massachusetts Institute of Technology (MIT). As origens da impressão 4D estão na introdução de um fator tempo para a impressão 3D.

Ciência: A impressão 4D refere-se essencialmente à capacidade de os objetos impressos em 3D alterarem a sua forma ao longo do tempo causada pelo calor ou pela água, enquanto o aspeto de reversibilidade da empresa lhe permite reverter para a sua forma original.

Tabela de Conteúdos

Impressão 4D

Outros Livros do Autor

Série por The Author

Impressão 4D

Direitos autorais

Bónus

Prefácio

Introdução

Agradecimentos

Dedicatória

Epígrafe

Tabela de Conteúdos

Capítulo 1: Impressão 4D

Capítulo 2: Produto four dimensional

Capítulo 3: Arquitetura responsiva

Capítulo 4: Design assistido por computador responsivo

Capítulo 5: Impressão 3D

Capítulo 6: Modelação 3D

Capítulo 7: Digitalização 3D

Capítulo 8: mercado de impressão 3D

Capítulo 9: Bioimpressão 3D

Capítulo 10: Impressão de alimentos 3D

Capítulo 11: Formato de fabrico 3D

Capítulo 12: Velocidade de impressão 3D

Capítulo 13: Sistemas 3D

Epílogo

Sobre o Autor

Brevemente

Apêndices: Tecnologias Emergentes em Cada Indústria

Capítulo 1: Impressão 4 D

-A impressão dimensional (impressão 4D; também conhecida como bioimpressão 4D, origami ativo ou sistemas de morfologia de formas) emprega os mesmos processos que a impressão 3D para construir um objeto tridimensional através de deposição de material programado por computador em camadas consecutivas. Na impressão 4D, no entanto, a forma 3D final pode transformar-se em diferentes formas em resposta a estímulos externos, com a 4ª dimensão sendo a mudança de forma dependente do tempo após a impressão. Trata-se, portanto, de um tipo de matéria programável em que, após o fabrico, o produto impresso reage com condições ambientais (humidade, temperatura, tensão, etc.) e altera a forma em conformidade.

Técnicas de impressão

Estereolitografia é um processo de impressão 3D que usa fotopolitismo para ligar camadas de substrato para formar uma rede polimérica. Em contraste com a modelação de deposição fundida, em que o material extrudido endurece instantaneamente para formar camadas, a impressão 4D baseia-se principalmente na estereolitografia, na qual a luz ultravioleta é normalmente utilizada para curar os materiais empilhados após o processo de impressão estar concluído. A anisotropia é essencial na engenharia da direção e da quantidade de transformações numa situação específica, organizando os micromateriais de tal forma que a impressão final tenha incorporado direcionalidade.

Arquitetura de fibra

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Tibbits et al. imprimiu um polímero composto que reage quando submerso debaixo de água.

A maioria das tecnologias de impressão 4D dependem de uma rede de fibras com diferentes tamanhos e qualidades materiais. Os componentes impressos em 4D podem ser concebidos tanto nas macro como nas microescamos. Simulações moleculares/de fibra complexas que se aproximam das propriedades do material agregado de todos os materiais utilizados na amostra são usadas para alcançar o design de microescama. A forma de deformação na ativação de estímulos está diretamente relacionada com o tamanho, forma, módulo e padrão de ligação destas peças de construção de materiais.

Polímeros hidro-reactivos/gel de hidrocarbonetos

Skylar Tibbits, o chefe do Laboratório de Auto-Montagem do MIT, colaborou com o Grupo de Materiais Stratasys para criar um polímero composto por peças extremamente hidrofílicas e materiais não ativos e altamente rígidos. As qualidades distintas destes dois materiais diferentes permitiram um inchaço de até 150% de algumas regiões da cadeia impressa em água, enquanto os elementos rígidos estabeleceram limitações estruturais e angulares para a cadeia alterada. Criaram uma corrente que se transformou num cubo de armação de arame quando imerso em água e numa outra corrente que soletrava MIT quando submersa em água.

Compostos de celulose

Thiele et al. investigou a possibilidade de um material à base de celulose que poderia ser responsivo à humidade. Criaram um filme de bicamador empregando esteres de celulose com diferentes graus de substituição em ambos os lados. Um éster era muito hidrofílico com um grau de substituição de 0,3, enquanto o outro era altamente hidrofóbico com um grau de substituição de 3. O lado hidrofóbico contraiu-se e o lado hidrofílico expandiu-se quando a amostra foi arrefecida de 50 °C a 22 °C e a humidade relativa subiu de 5,9% para 35%, fazendo com que a amostra se enrole fortemente. Inverter os ajustes de temperatura e humidade levou a amostra a desenrolar-se novamente, provando que o processo é reversível.

A. Sydney Gladman et al. foram capazes de imitar a atividade nastic vegetal, compreendendo o inchaço anisotrópico e mapeando o alinhamento das fibrilhas impressas. Ramos, caules, bracts e flores variam o turgor interno das suas paredes celulares e composição do tecido em resposta a estímulos externos como humidade, luz e toque. Usando isto como modelo, os investigadores criaram uma arquitetura de hidrogel compósito com comportamento de inchaço anisotrópico local que se assemelha à