Doorbraak 4D-printen: plastic met licht te buigen

Een nieuwe 4D-printmethode buigt plastic met licht in allerlei ronde vormen.

Wetenschappers werken al jaren aan 4D-printen: 'programmeerbare' materialen die door de toevoeging van een katalysator zichzelf tot een object omvormen. Het idee is dat je bijvoorbeeld met een 3D-printer een platte vorm print en deze vervolgens in een bak water of een oplosmiddel legt. Zodra het platte voorwerp in aanraking komt met het water, buigt het zich tot een voor af vormgegeven 3D-object. Kortom: 4D-printen gaat over zichzelf assemblerende materialen.  

Voorgeprogrammeerd plastic

Erg ver zijn de onderzoekers nog niet gekomen met praktische 4D-printtechnieken, maar wetenschappers van de North Carolina State Universiteit hebben weer een stap vooruit gezet. Zij ontwikkelden een methode om platte stukjes 'voorgeprogrammeerd' plastic precies te laten buigen in een vorm die ze voor ogen hadden op het moment dat er infrarood licht op schijnt.

Voor het eerst hebben ze met thermoplastics gewerkt, die niet over een lijn buigen, zoals bij een papieren vliegtuigje. Dat zijn scherpe buiglijnen in het papier. De plastics daarentegen trekken over het hele materiaal samen tot een rond gebogen object. Na het verwijderen van het licht blijven de objecten in de gebogen vorm.

Goedkoop

De methode die ze gebruiken is erg betaalbaar. Het speciale 'geheugen-polymeer' wordt met een inkjetprinter bedrukt met inkt. Daar waar inkt zit, buigt het materiaal onder invloed van infrarood licht en daar waar geen inkt zit, buigt het materiaal niet. Met speciaal ontwikkelde software kunnen de wetenschappers vooraf bepalen hoe het materiaal bedrukt moet worden om een specifieke vorm te krijgen.

Het zal nog wel even duren voordat 4D-printen daadwerkelijk concrete toepassingen zal opleveren. Toch zijn er met een beetje fantasie vele toepassingen te bedenken, zelfs voor ons consumenten. Denk dan bijvoorbeeld aan een plastic tuinstoel die je in een platte doos of opgerold in een koker koopt. Zodra je hem uit de lichtgevoelige verpakking haalt en in de zon laat liggen vouwt het platte plastic zich tot de gewenste tuinstoel. En wellicht dat Ikea dan een online tool zou hebben waarmee je hem helemaal naar wens kan ontwerpen voordat hij dezelfde dag bij je thuis wordt bezorgd.