Impresión 4D: Espere un segundo, ¿dijo impresión 4D?

Por Fouad Sabry

Qué es la impresión 4D

La impresión 3D, un tipo de fabricación aditiva, se considera uno de los inventos más disruptivos en la fabricación moderna. Ha alterado fundamentalmente la forma en que se fabrican los componentes y equipos, así como su diseño y desarrollo, en la industria. La impresión 3D permite a los fabricantes e investigadores crear formas y estructuras sofisticadas que antes se pensaba que eran imposibles de crear utilizando métodos de producción tradicionales. Durante las tres décadas anteriores, la tecnología de impresión 3D ha experimentado avances constantes y ha cambiado drásticamente. A pesar de su capacidad para generar diseños sofisticados, de inspiración biológica y de múltiples materiales, la impresión 3D aún no es adecuada para la producción en masa.

La adición de una cuarta dimensión a la tecnología de impresión 3D se conoce como "Impresión 4D". Con esta nueva dimensión, las cosas impresas en 3D pueden cambiar de forma independientemente de los estímulos ambientales como la luz, el calor, la electricidad, el campo magnético, etc. Los artículos impresos cambian de forma dinámicamente dependiendo de las necesidades y exigencias de la circunstancia al incorporar la dimensión del tiempo, sin partes electromecánicas o móviles. La capacidad de las cosas impresas en 3D para cambiar de forma con el tiempo en reacción a estímulos específicos se basa en la capacidad del material para transformarse con el tiempo en respuesta a estímulos específicos, y no requiere la interacción humana para facilitar el proceso.

La creciente demanda de productos flexibles en una variedad de aplicaciones, como empaques auto-plegables y turbinas eólicas adaptables, ha estimulado el auge de la impresión 4D.

Cómo se beneficiará

(I) Estadísticas y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Impresión 4D
Capítulo 2: Producto en cuatro dimensiones
Capítulo 3: Arquitectura receptiva
Capítulo 4: Diseño receptivo asistido por computadora
Capítulo 5: Impresión 3D < br /> Capítulo 6: Modelado 3D
Capítulo 7: Escaneo 3D
Capítulo 8: Mercado de la impresión 3D
Capítulo 9: Bioimpresión 3D
Capítulo 10: Impresión 3D de alimentos
Capítulo 11: Formato de fabricación 3D
Capítulo 12: Velocidad de impresión 3D
Capítulo 13: Sistemas 3D

(II) Responder al público las principales preguntas sobre la impresión 4D.
(III) Ejemplos del mundo real para el uso de la impresión 4D en muchos campos.
(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnología emergente en cada industria para tener un conocimiento completo de 360 ​​grados de las tecnologías de impresión 4D.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o la información básica para cualquier tipo de impresión 4D.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 11 nov 2021
• ISBN: 6610000317295

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Espera un segundo, ¿dijiste impresión 4D?

La impresión 3D, un tipo de fabricación aditiva, se considera una de las invenciones más disruptivas en la fabricación moderna. Ha alterado fundamentalmente la forma en que se fabrican los componentes y equipos, así como su diseño y desarrollo, en la industria. La impresión 3D permite a los fabricantes e investigadores crear formas y estructuras sofisticadas que antes se pensaba que eran imposibles de crear utilizando métodos de producción tradicionales. Durante las últimas tres décadas, la tecnología de impresión 3D ha experimentado avances constantes y ha cambiado drásticamente. A pesar de su capacidad para generar diseños sofisticados, bioinspirados y multimateriales, la impresión 3D aún no es adecuada para la producción en masa.

La adición de una cuarta dimensión a la tecnología de impresión 3D se conoce como Impresión 4D. Con esta nueva dimensión, las cosas impresas en 3D pueden cambiar de forma independientemente de los estímulos ambientales como la luz, el calor, la electricidad, el campo magnético, etc. Los elementos impresos alteran la forma dinámicamente dependiendo de las necesidades y demandas de la circunstancia al incorporar la dimensión del tiempo, sin partes electromecánicas o móviles. La capacidad de las cosas impresas en 3D para cambiar de forma con el tiempo en reacción a estímulos específicos se basa en la capacidad del material para transformarse con el tiempo en respuesta a estímulos específicos, y no requiere interacción humana para facilitar el proceso.

La creciente demanda de productos flexibles en una variedad de aplicaciones, como envases autoplegados y turbinas eólicas adaptables, ha estimulado el aumento de la impresión 4D.

Fouad Sabry es el ex Director Regional de Desarrollo de Negocios para Aplicaciones en Hewlett Packard (HP) para el sur de Europa, Medio Oriente y África. Fouad ha recibido su Licenciatura en Ciencias (B.Sc.) en Sistemas Informáticos y Control Automático, maestrías duales, (1) Maestría en Administración de Empresas (MBA) y (2) Maestría en Administración en Tecnología de la Información (MMIT), de la Universidad de Melbourne (MoU) en Australia. Fouad cuenta con más de 25 años de experiencia en Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), trabajando en empresas locales, regionales e internacionales, como Vodafone e International Business Machines (IBM). Actualmente, Fouad es un empresario, autor, futurista, centrado en tecnologías emergentes y soluciones industriales, y fundador de la comunidad One Billion Knowledgeable (1BK).

Impresión 4D

Otros libros del autor

1 – Máquinas inteligentes

2 – Interfaz cerebro-computadora

3 – Inteligencia de enjambre

4 – Vehículos autónomos

5 – Drones autónomos

6 – Robótica autónoma

7 – Armas autónomas

8 – Robótica Agrícola

9 – Sistemas Ecológicos Cerrados

10 – Carne cultivada

11 – Agricultura vertical

12 – Propulsión por plasma

13 – Motor de detonación por pulsos

14 – Arcología

15 – Impresión 4D

Serie de The Author

Tecnologías emergentes en tecnología de la información

1 – Máquinas inteligentes

Tecnologías emergentes en neurociencia

1 – Interfaz cerebro-computadora

Tecnologías emergentes en robótica

1 – Inteligencia de enjambre

Tecnologías emergentes en cosas autónomas

1 – Vehículos autónomos

2 – Drones autónomos

3 – Robótica autónoma

4 – Armas autónomas

Tecnologías emergentes en la agricultura

1 – Robótica Agrícola

2 – Sistemas Ecológicos Cerrados

3 – Carne cultivada

4 – Agricultura vertical

Tecnologías emergentes en el espacio

1 – Propulsión por plasma

2 – Motor de detonación por pulsos

Tecnologías emergentes en la construcción

1 – Arcología

2 – Impresión 4D

Mil millones de conocedores

Impresión 4D

Espera un segundo, ¿dijiste impresión 4D?

Fouad Sabry

Derechos de autor

Derechos de autor de impresión 4D © 2021 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin el permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Funda diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente casual.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Impresión 4D: Espere un segundo, ¿dijo impresión 4D?, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

Visite el sitio web de 1BK en

www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Hubo una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea, desdeel cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Entonces, convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20,estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de laindustria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar sus conocimientos sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de The Encyclopedia of Emerging Technologies, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es 'Cómo elimino la mermelada de papel'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Impresión 4D, uso muchas herramientas para escuchar datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saca cada frase y pregunta útil, la gente está preguntando alrededor de la palabra clave Impresión 4D.

Es una mina de oro de la percepción de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Impresión 4D, formuladas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan en torno a la impresión 4D, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo a estas preguntas en palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Por lo tanto, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que esté lo más optimizado y dirigido posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar sus conocimientos sobre la impresión 4D. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen los pueblos y responderlos directamente, y agregar conocimiento, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otra manera no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toca una fibra sensible e impulsa una mayor comprensión del tema.

Mantenga mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras, y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubrir tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

Deje de perder el tiempo en la sensación y las conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores y llene el contenido del libro con lo que la gente necesita y diga adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

Tome decisiones sólidas y tome menos riesgos para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y use los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

Optimice mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de la escritura de este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

A los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras que algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

Definición: La impresión 4-dimensional utiliza las mismas técnicas de impresión 3D a través de la deposición programada por ordenador de material en capas sucesivas para crear un objeto tridimensional.

Importancia: La ventaja más obvia de la impresión 4D es que a través del plegado computacional, los objetos más grandes que las impresoras se pueden imprimir como una sola parte. Dado que los objetos impresos en 4D pueden cambiar de forma, pueden encogerse y desplegarse, los objetos que son demasiado grandes para adaptarse a una impresora se pueden comprimir para la impresión 3D en su forma secundaria.

Materiales: La tecnología de impresión 4D hace uso de materiales como polímeros con memoria de forma única, elastómeros de cristal líquido, hidrogel compuesto, compuestos, materiales múltiples y otros materiales multifuncionales debido a sus propiedades termomecánicas y otras propiedades del material.

Fundador: El antepasado de esta tecnología emergente es el científico informático Skylar Tibbits, fundador y codirector del Laboratorio de Autoensamblaje en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). Los orígenes de la impresión 4D están en la introducción de un factor de tiempo a la impresión 3D.

Ciencia: La impresión 4D se refiere esencialmente a la capacidad de los objetos impresos en 3D para cambiar su forma con el tiempo causada por el calor o el agua, mientras que el aspecto de reversibilidad de la misma le permite volver a su forma original.

Tabla de contenidos

Impresión 4D

Otros libros del autor

Serie de The Author

Impresión 4D

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Impresión 4D

Capítulo 2: Producto en cuatro dimensiones

Capítulo 3: Arquitectura receptiva

Capítulo 4: Diseño asistido por ordenador receptivo

Capítulo 5: Impresión 3D

Capítulo 6: Modelado 3D

Capítulo 7: Escaneo 3D

Capítulo 8: Mercado de impresión 3D

Capítulo 9: Bioimpresión 3D

Capítulo 10: Impresión 3D de alimentos

Capítulo 11: Formato de fabricación 3D

Capítulo 12: Velocidad de impresión 3D

Capítulo 13: Sistemas 3D

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Impresión 4D

La impresión dimensional (impresión 4D; también conocida como bioimpresión 4D, origami activo o sistemas de transformación de formas) emplea los mismos procesos que la impresión 3D para construir un objeto tridimensional a través de la deposición programada por computadora de material en capas consecutivas. En la impresión 4D, sin embargo, la forma 3D final puede transformarse en diferentes formas en respuesta a estímulos externos, siendo la 4ª dimensión el cambio de forma dependiente del tiempo después de la impresión. Se trata, por tanto, de un tipo de materia programable en la que, tras su fabricación, el producto impreso reacciona con las condiciones ambientales (humedad, temperatura, tensión, etc.) y cambia de forma en consecuencia.

Técnicas de impresión

La estereolitografía es un proceso de impresión 3D que utiliza la fotopolimerización para unir capas de sustrato para formar una red polimérica. A diferencia del modelado por deposición fundida, en el que el material extruido se endurece instantáneamente para formar capas, la impresión 4D se basa principalmente en la estereolitografía, en la que la luz ultravioleta se emplea típicamente para curar los materiales apilados después de que se completa el proceso de impresión. La anisotropía es esencial en la ingeniería de la dirección y la cantidad de transformaciones en una situación específica mediante la organización de los micromateriales de tal manera que la impresión final tenga una direccionalidad incrustada.

Arquitectura de fibra

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Tibbits et al. imprimieron un polímero compuesto que reacciona cuando se sumerge bajo el agua.

La mayoría de las tecnologías de impresión 4D se basan en una red de fibras con diferentes tamaños y calidades de materiales. Los componentes impresos en 4D se pueden diseñar tanto a escala macro como micro. Se utilizan simulaciones moleculares / de fibra complejas que se aproximan a las propiedades del material agregado de todos los materiales empleados en la muestra para lograr un diseño a microescala. La forma de deformación tras la activación del estímulo está directamente relacionada con el tamaño, la forma, el módulo y el patrón de conexión de estas piezas de construcción de materiales.

Polímeros hidroreactivos/hidrogeles

Skylar Tibbits, jefe del Laboratorio de Autoensamblaje del MIT, colaboró con el Grupo de Materiales de Stratasys para crear un polímero compuesto compuesto por piezas extremadamente hidrófilas y materiales no activos y altamente rígidos. Las distintas cualidades de estos dos materiales diferentes permitieron una hinchazón de hasta el 150 por ciento de algunas regiones de la cadena impresa en agua, mientras que los elementos rígidos establecieron limitaciones estructurales y de ángulo para la cadena alterada. Crearon una cadena que se transformó en un cubo de marco de alambre cuando se sumergió en agua y otra cadena que deletreó MIT cuando se sumergió en agua.

Compuestos de celulosa

Thiele et al. investigaron la posibilidad de un material a base de celulosa que podría responder a la humedad. Crearon una película bicapa empleando ésteres de esterosa de celulosa con diversos grados de sustitución en cada lado. Un éster era muy hidrófilo con un grado de sustitución de 0,3, mientras que el otro era altamente hidrófobo con un grado de sustitución de 3. El lado hidrofóbico se contrajo y el lado hidrófilo se expandió cuando la muestra se enfrió de 50 ° C a 22 ° C y la humedad relativa aumentó de 5.9 por ciento a 35 por ciento, lo que provocó que la muestra se enrolle firmemente. La inversión de los ajustes de temperatura y humedad llevó a la muestra a desenrollarse nuevamente, lo que demuestra que el proceso es reversible.

A. Sydney Gladman et al. fueron capaces de