3D프린터의 능력도 놀라운데 이미 3D프린터의 시대가 가고 이제는 4D프린터가 나오고 있다. 더 유연하고 더 유용하게 사용할 수 있으며 다양한 재료도 나온다. 최근의 대중과학 "4D프린터"가 나와서 이는 프린트 한 후 시간이 지남에 따라 모양이 변한다는 것이다.
구조 변형을 하는 프린터는 새로운 것이 아니다. 연구자들은 이미 "메모리"와 "스마트 재료"를 가지고 프린트하는 그 속성을 증명하고있다. 가장 인기있는 기술 중 하나로 '형상 기억 합금'은 온도 변화가 형상을 변화시키는 것이다. 또 다른 기술은 '전기 활성 고분자'로 시간이 지나면서 모양이 변한다. 가압 유체 또는 가스, 화학 자극, 빛으로 모냥을 변화시키는 것들이 있다.
자연과학보고서 Nature Scientific Reports의 논문에서는 특정 형태로 객체를 정의하기위한 수단으로 여러 재로로 인쇄된 개체의 복잡한 변형 디자인을 보여주었다.
또 간단한 구부려진 종이 모양에다 물질을 프린트하면 이 종이모양의 물질이 늘어나서 스트레칭하거나 복잡한 3차원 표면 수축 때문에 자체 모양의 변형이 되어 2차원 격자구조를 구축한다.
임의로 평면 물체에다 프린트를 하면 평면이면서 신축성이 있는 물질로 만들어지고 그 모양을 통해 금형이 된다. 기하학적 측면에서 옷감의 곡률 변화가 물체에 맞게 만들어준다. 거리 및 지역이 변경될 수 있다. 또한 크기 확장 및 굽힘에 대처하는 솔루션을 제공할 수도 있다. 이렇게 다양한 디자인이 가능하다.
수중에서 변환하는 물질
MIT의 자기조립 (self-assembly) 연구소 , 스카일러 Tibbits이 이 연구를 시작하였는데, 재료 등을 수축 변형시키는 재료를 개발하고, 프린트 후 간단한 변형이 가능하도록 만들었다. MIT의 연구원들은 카메라문화그룹과 자기조립(self-assembly) 연구소, 3D프린트기업 스트라타시스, 오토데스크 등이 협력하여 연구한 것이다.
원래 볼륨의 200%까지 확장될 수 있는데, 서로 다른 특성을 가진 재료를 사용하여 3D로 인쇄를 하면, 그 후에 프린트된 구조물이 확장 팽창 또는 수축하여 새로운 형상의 물질을 만드는 것이다. 물을 묻히면 모양이 변하고, 짚과 같은 유연한 물질 구조로 변하는 등, 전략적인 물체를 만들 수 있다. "MIT" 3D프린트된 형태는 완전히 다른 물건으로 변하고 진화하기도 한다.
인간의 편리함을 위해서 모양을 변화시킬 수 있는 물건을 만들 수 있는데, 열이나 습기에 적응할 수있는 가전제품 등 다양한 애플리케이션을 상상할 수 있다. 환경 변화에 반응하여 자신의 형태와 기능을 최적화시키는 물건을 프린트하는데, 습도나 온도에 적응하는 제품 즉 옷이나 신발을 프린트하면 옷의 모양이 열에 반응하여 바뀔 수 있다.
의료 수술용 재료를 프린트 할 수 있는데, 인간의 생체구성요소에 맞춰 인체에 이식이 가능한 재료를 프린트할 수 있다. 외과의사가 인체 속에서 형상 및 기능을 변경하도록 의료용 제품을 프린트할 수 있다. 개별적으로 디자인된 심장 튜브가 하나의 예이다.
쉬운 생산공정 및 사용자에 따라 다양한 도구나 재료를 프린트하여 자기 변형 물질을 만들 수 있다. 이 연구는 이제 막 시작된 것이고, 앞으로는 더욱더 복잡한 변형뿐만 아니라 다양한 용도로 사용될 수 있는 기술이 개발될 것이다. 소형 모델을 처리 할 수있으면서 더 큰 구조를 생성할 수 있을 것이다. 응용 및 변형을 반복, 수술 후에 분해되는 물질을 만들거나 신체 내부에서 장기 내구성을 향상시킬 수 있는 물질을 만들 수 있다.
이미지제공: 크리에이티브 커먼즈 라이센스
기사출처: 인데일리(2014.12.28)
