الطباعة رباعية الأبعاد مفتاح البشرية المستقبلي لاستكشاف الفضاء

قال الباحثون إن العقد الماضي شهد انتشارا كبيرا لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكن الطباعة رباعية الأبعاد قد تلعب دورا حاسما في مستقبل استكشاف الفضاء واستيطانه.

فقد وجد فريق من معهد جورجيا التقني طريقة فريدة من نوعها، قد تساعد في حل المشكلات المتعلقة بشتى الصناعات، ومنها الطبية الحيوية وصناعة الأدواتالطبية.

وتعتمد طريقة الطباعة رباعية الأبعاد "4D printing"، التي يتبعها معهد جورجيا التقني، على تغير درجة الحرارة بمرور الوقت لكي ترتفع الهياكل، المطبوعة ثلاثية الأبعاد، في البداية ثم تتخذ أشكالها النهائية.

وتعتمد الطباعة رباعية الأبعاد على مبدأ الضغط، الذي يعرف باسم "tensegrity"، وهو نظام يمكن الهيكل الخفيف أو القوي من التغير عند تعرضه لطاقة خارجية، ما يسمح بتغيير شكل المجسم المطبوع بالاستناد إلى التوازن بين أجزائه، فضلا عن اعتماد دعامات مسطحة صممت لتكون جوفاء مع فتحة ضيقة تمتد على طول الأنابيب، ما يسمح لها بتغيير شكلها عند التعرض لمحفزات خارجية.

وفي بيان صحفي لأستاذ الهندسة في معهد جورجيا التقني والمؤلف المشارك في الدراسة الجديدة، قال غلاوسيو باولينو إن "الهياكل المطبوعة والتي تعتمد مبدأ "tensegrity"، خفيفة الوزن بشكل كبير إلا أنها قوية جدا".

وأضاف باولينو إن هناك اهتماما كبيرا في الوقت الحالي بالبحث عن طرق استخدام الهياكل المطبوعة اعتمادا على مبدأ "tensegrity"، لاستكشاف الفضاء الخارجي، فضلا عن أن هذه التقنية ستسهل تعبئة المواد المحمولة إلى الفضاء. 

ويستخدم فريق معهد جورجيا مياها بدرجة حرارة تبلغ 65 درجة مئوية، ما يسمح بتغيير شكل المجسم المطبوع، تماما كما يحدث في الحياة العضوية مثل بتلات الزهور التي تتفاعل مع المحفزات الخارجية في الطبيعة كالضوء والحرارة.

ويقوم فريق البحث حاليا بتجريب المجسمات التي يمكن بناؤها باستخدام الطباعة رباعية الأبعاد، إلا أن أمام الباحثين طريقا طويلا لدراسة المواد التي يمكن اعتمادها في هذا المشروع.

وقد استخدم مفهوم "tensegrity" في العديد من المشاريع البارزة، بما في ذلك جسر كبير للمشاة في بريسبان بأستراليا، وأسطح الملاعب بما في ذلك ملعب جورجيا دوم في أتلانتا وغيرها.