Arlington’daki Texas Üniversitesi araştırmacıları, 2 boyutlu malzemeleri karmaşık 3 boyutlu şekillere dönüştürmek için programlayan bir teknik geliştirdiler.
Çalışmanın amacı, canlı organizmaların yumuşak dokuları nasıl genişletip kasıldığını taklit edebilen ve böylece karmaşık 3 boyutlu hareketler ve işlevler elde edebilen sentetik malzemeler yaratmaktır . İnce tabakaların veya 2-D malzemelerin 3 boyutlu şekillere dönüştürülmesi için programlanması, biyolojik süreçleri taklit eden sentetik ürünler üreten yumuşak robotlar, konuşlandırılabilir sistemler ve biyomimetik üretim için yeni teknolojiler sağlayabilir .
Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nde doçent olan Kyungsuk Yum ve ekibi, 3 boyutlu şekillendirme için 2 boyutlu malzeme programlama tekniğini geliştirdi. Ekibin, programlanmış 3 boyutlu yapılara dönüşebilen, uzaysal olarak kontrol edilen düzlem içi büyüme veya daralma ile kodlanmış 2 boyutlu malzemeleri yazdırmasına olanak tanır.
Yum’un 2019’da aldığı Ulusal Bilim Vakfı Erken Kariyer Gelişim Ödülü tarafından desteklenen araştırmaları, Ocak ayında Nature Communications’da yayınlandı .
Yum, ” Biyolojik sistemlerde çeşitli 3-D-şekilli 2-D malzemeler vardır ve bunlar çeşitli işlevler yerine getirirler” dedi. “Biyolojik organizmalar genellikle genişlemelerini ve daralmalarını uzamsal olarak kontrol ederek yumuşak ince dokuların karmaşık 3 boyutlu morfolojilerini ve hareketlerini elde eder. Bu tür biyolojik süreçler, 2 boyutlu malzemeleri uzaysal olarak kontrol edilen düzlem içi büyümeyle programlayan bir yöntem geliştirmemiz için bize ilham verdi. -D şekilleri ve hareketleri. ”
Bu ilhamla, araştırmacılar, genellikle canlı organizmalarda görülen, ancak insan yapımı malzemelerle kopyalanması zor olan, çift kıvrımlı morfolojilere ve hareketlere sahip 3 boyutlu yapıları benzersiz bir şekilde oluşturabilen bir yaklaşım geliştirdiler.
Otomobiller, vatozlar ve insan yüzleri şeklinde 3 boyutlu yapılar oluşturabildiler. 2-D malzeme programlama kavramını fiziksel olarak gerçekleştirmek için Yum tarafından geliştirilen ve 2018’de Nature Communications’da paylaşılan bir dijital ışık 4-D baskı yöntemini kullandılar.
Yum’un eski yüksek lisans öğrencisi ve kitabın ilk yazarı Amirali Nojoomi, “2 boyutlu baskı sürecimiz aynı anda birden fazla 2 boyutlu materyali ayrı ayrı özelleştirilmiş tasarımlarla basabilir ve bunları talep üzerine ve programlanmış 3 boyutlu yapılara paralel olarak dönüştürebilir,” kağıt. “Teknolojik bir bakış açısından, yaklaşımımız ölçeklenebilir, özelleştirilebilir ve devreye alınabilir ve potansiyel olarak mevcut 3 boyutlu baskı yöntemlerini tamamlayabilir.”
Araştırmacılar ayrıca, 3 boyutlu şekillerin erişilebilir alanını artırmak için bir koni yüzeyi kullanarak 2 boyutlu malzemeleri programladıkları koni düzleştirme kavramını da tanıttılar. Bir şekil seçimi problemini çözmek için, şekil geçişinin yönünü hedeflenen 3 boyutlu şekillere yönlendiren 2-D malzeme programlamasında şekil kılavuzluk modülleri tasarladılar . Esnek 2 boyutlu baskı süreçleri, çok malzemeli 3 boyutlu yapıları da etkinleştirebilir.
Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü başkanı Stathis Meletis, “Dr. Yum’un yenilikçi araştırması, yumuşak mühendislik sistemlerine bakışımızı değiştirebilecek birçok potansiyel uygulamaya sahiptir” dedi. “Onun öncü çalışması gerçekten çığır açıyor.”
Alıntıdır.