Công nghệ in 4D vượt xa sự tưởng tượng, cho phép vật liệu tự lắp ráp theo ý muốn.

Vừa qua, trong một buổi diễn thuyết tại TED talk, ông Skylar Tibbits, Giám đốc phòng thí nghiệm Self-Assembly của MIT đã giới thiệu sơ bộ về công nghệ in 4D cùng những tính năng và định hướng ứng dụng trong tương lai của công nghệ này. Về cơ bản, nếu như công nghệ in 3D có thể in chồng nhiều lớp vật liệu để tạo thành vật thể 3 chiều thì công nghệ in 4D cũng sử dụng phương pháp tương tự nhưng công nghệ 4D còn cho phép vật thể tự lắp ráp, biến đổi thành nhiều hình dạng, cấu trúc khác nhau được xác định trước theo thiết kế. Để đơn giản, bạn có thể tưởng tượng rằng mình mua một số đồ nội thất được ép phẳng, mang nó về nhà, thưởng thức một ly cà phê và xem chúng tự lắp ráp thành các khối nội thất thực thụ.

Chiều thứ 4 của công nghệ in 4D là tự lắp ráp theo thời gian. Quá trình thay đổi cấu trúc và tự lắp ráp này sẽ phụ thuộc vào các chuyển động hoặc các yếu tố môi trường, chẳng hạn như sự hiện diện của nước, không khí hoặc thay đổi nhiệt độ. Skylar Tibbits đã lấy ngay một số ví dụ cụ thể như tung một đoạn dây bằng chất dẻo lên không trung, khi rơi xuống, nó tự uốn thành hình xoắn tương tự cấu trúc protein hoặc đặt một số loại vật liệu nhỏ trong bình thủy tinh và lắc đều, một lúc sau các mảnh rời rạc này tự lắp ghép thành một hình cầu hoàn chỉnh. Quá trình tự lắp ráp thành hình cầu của những vật liệu rời rác khiến những người tham dự TED talk vô cùng ngạc nhiên và thích thú.

Tibbits khẳng định công nghệ in 4D có khả năng thay đổi bộ mặt của xây dựng và sản xuất đặc biệt trong những môi trường khắc nghiệt (bao gồm cả ngoài không gian hoặc các hành tinh khác). Nếu áp dụng in 4D ở tầm vĩ mô, sẽ đòi hỏi sự kết hợp một cách chính xác gần như tuyệt đối các vật liệu, khối hình với một nguồn năng lượng thích hợp mới có thể mang lại sự biến đổi như ý muốn. Trong quá trình thiết kế, các chuyên gia của phòng thí nghiệm Self-Assembly đã sử dụng phần mềm Autodesk mới có tên gọi Project Cyborg cho phép họ mô phỏng quá trình phản ứng và kết hợp xảy ra như thế nào khi trộn lẫn nhiều thành phần ở cả tầm vĩ mô và nano. 

Công nghệ in 4D mở ra rất nhiều ý tưởng táo bạo trong tương lai như phòng thí nghiệm có thể tự xây dưới đáy biển, tàu vũ trụ tự tạo hình mà không cần các phi hành gia phải lắp ráp thủ công. Thậm chí, xa hơn thể, công nghệ này còn có thể ứng dụng ngay trong cơ thể người bằng cách cấy ghép các loại vật liệu siêu nhỏ sau đó nó sẽ phình to và định hình dưới tác dụng của sóng siêu âm. 

Self-Assembly tin rằng công nghệ này có khả năng trở thành cuộc cách mạng trong một loạt các lĩnh vực, bao gồm cả “sinh học, khoa học vật liệu, phần mềm, người máy, sản xuất, giao thông vận tải, cơ sở hạ tầng, xây dựng, nghệ thuật, và thậm chí thăm dò không gian.”

Sự biến đổi của các loại vật liệu theo thiết kế và các yếu tố tác động của công nghệ 4D thực sự mang bước tiến vượt bậc so với công nghệ in 3D dù rằng in 3D cũng chưa phổ biến nhiều hiện nay. Có thể trong một tương lai không xa, biết đâu với sự giúp sức của công nghệ in 4D, chúng ta có thể tạo ra được những con robot biến hình thực sự như trong bộ phim viễn tưởng “Transformer”.