Den fjärde dimensionen

av Leif Bergström Forum 2014-11, sida 27, 27.11.2014

ÅTTASIDIG TÄRNING, OKTAEDER. Kroppen är sin egen fabrik och kopieringsmaskin.

Den fjärde dimensionen

Smarta material som ändrar skepnad och utvecklas suddar ut gränserna mellan kodning, design, arkitektur och konst.

LEIF BERGSTRÖM NEW YORK X Tänk på DNA, celler, proteiner och virus. Inom biologi och kemi finns mängder av organismer som anpassar sig efter omgivningen, som i en trädgård. Tänk dig sedan motsvarigheten inom icke-organiska ämnen.

Nästa stora genombrott efter 3D-skrivare kan vara 4D-skrivare. Ett team vid Massachusetts Institute of Technology utvecklar material programmerade att förändra form och egenskaper, anpassat efter yttre behov. Andra forskare arbetar med material kapabla att själva fixa defekter som resulterat ur lång användning eller stötar.

Arbetet vid MIT sker inom dess Self-Assembly Lab. Chefen Skylar Tibbits säger ”Vi utvecklar material som själva kan forma sig för bästa effektivitet, baserat på logik och miljöfaktorer 3D-skrivare I grund. Produkterna tillverkas med 3D-skrivare, men programmeras sedan att reagera på vissa fastställda faktorer, såsom värme, ljud, tryck, skakningar eller vatten, och reagerar genom att svälla, röra på sig eller dra ihop sig.

Ett exempel är en vinge till brittiska superbiltillverkaren BAC:s ensitsiga sportbil. Vingen känner av om det regnar, och böjer sig så att den ökar trycket nedåt på däcken och förbättrar väghållningen. Tillsammans med ingenjörsbyrån Geosyntec arbetar MIT-teamet med rör som själva kan ändra sina dimensioner för att styra vätskeflödet. De ka ersätta dagens pumpar och ventiler.

En annan av Self-Assembly Labs kunder är Airbus. Tibbits säger att man nått godaresultat med utveckling av teknik för att optimera lyftkraften hos flygplan. Ännu är prototyperna för tunga, enligt honom själv.

Självbyggande material, Tibbits hyser dock ingen tvekan om vad som väntar: en värld med bättre, självförbättrande produkter en värld där tillverkning med industrirobotar ersätts av material programmerade att bygga sig själva.

Vid Harvard universitetet leder doktor Jennifer Lewis en bred undersökning av 4D-skrivandets möjligheter. Projektet vann nyligen finansiering från USA:s försvarsmakt. Bland annat har militären intresse av kamouflage som automatiskt anpassar sig efter omgivningen.

På andra håll arbetar forskare med materialsom likt människokroppen själva kan läka åtminstone mindre sår. Vid University of TIlinois har forskare tagit fram en plast som vid skada låter kapillärrör under ytan föra en gel till defekten. Förhoppningen är att sådana material ska förpassa spräckta telefonskärmar till historien.

Släta vägar. Liknande forskning försöker ta fram bättre asfalt och betong. Holländska Delft -universitetet har tagit fram en polymer med inbäddade små kapslar av harts. Centimeterlånga dolda stålremsor hjälper att hetta upp asfalten, varmed hartsen sprids till sprickor och andra skador. Forskare hoppas att sådana självläkande material ska kunna fördubbla livstiden hos asfalt och betong, och minska behovet av dyrbart underhåll. Betong må vara världens populäras te byggmaterial, men det har en tendens att spricka så småningom. University of Bath har adderat små kapslar med kalkstensproducerande bakterier, som därmed lagar små sprickor som uppstått.

Hemmatandläkare. Vid King’s College i London arbetar man med ett projekt som kan förändra vår upplevelse av tandläkarstolen. Tänder har en naturlig förmåga att läka små kariesangrepp. Genom att sända en svag elektrisk ström hoppas man kunna tvinga mineraler till området. Forskarna hoppas använda detta som en naturlig del av tandvården inom några år.

Efterfrågan på 4D -material är starkt, försäkrar Junus Kahn, grundare av Carbitext, som förser såväl MIT:s självsammansättningslabb, som dess klienter, med material. Han menar att de största framstegen nåtts inom transportsektorn, och tror att de första tillämpningarna för bilar kan finnas på marknaden 2016. Han tillägger ”Då self-assembly väl har prövats kan det sprida sig lika snabbt som 3D-skrivandet gjorde?”

Tibbits vid MIT förklarar att self-assembly är en process där delar i oordning själva bygger en ordnad struktur genom lokal samverkan.

Fältet är helt nytt, ett fenomen som uteslutande tillhör det 21:sta århundradet. De första uppgifterna om självläkande material kom 2001 och den först internationella konferensen i ämnet ägde rum 2007.

Andra tänkbara tillämpningsområden är byggindustrin, i synnerhet broar, energisparande hus som reagerar på miljö- och väderfaktorer, samt rymdstationer, där utrymme, material och energi är bristvaror. m

FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK NR 112014