A legújabb építészeti megoldások során a negyedik dimenzió lehetőségeit is felfedezik és kihasználják.

Hogyan lehet a szokásos 3D-nyomtatást még hatékonyabbá tenni, és belefoglalni még egy dimenziót?

A választ a 4D-nyomtatás jelenti, aminek lényege, hogy a 3D-nyomtatott eszközöket olyan anyagból készítik el, amelyek idővel változnak, de ebben az esetben nem a hosszú évek alatt bekövetkező minőségromlásra, rozsdásodásra vagy más folyamatokra kell gondolni, hanem valódi alakváltoztatásra. A 4D-nyomtatás során használt anyagok különböző környezeti hatásokra reagálva maguktól más-más formát vesznek fel, összezsugorodnak, megnőnek, behajlanak vagy kinyílnak attól függően, hogy éppen hogyan módosul a hőmérséklet, a páratartalom vagy a fény mennyisége. Ennek köszönhetően az alakváltó anyagokból készült eszközök a környezeti feltételekhez idomulnak, anélkül, hogy bárkinek kezelnie kellene őket.

A Stuttgarti és Freiburgi Egyetem által bemutatott innovatív megoldás, a Solar Gate, remek példája annak, hogyan lehet a modern technológiát a fenntarthatóság szolgálatába állítani. Ez a 4D-nyomtatással készült árnyékolórendszer képes hozzájárulni az épületek hőmérsékletének hatékony szabályozásához. A biomimetikus dizájnja a tobozok pikkelyeinek működését idézi, mivel az egyes modulok formája és mozgása hasonló elven alapul. A pikkelyek időszakosan kinyílnak és bezáródnak, a levegő páratartalmának függvényében. Amikor a rendszer alacsony páratartalmat érzékel, a "levelei" szétnyílnak, így maximalizálva az ablakok árnyékolását. Ezzel szemben, nedvesebb időjárás esetén a modulok összepöndörödnek, lehetővé téve több fény beáramlását, miközben magukba szívják a nedvességet. Ez az intelligens rendszer nemcsak energiatakarékos megoldás, hanem a természet működését is tiszteletben tartja.

A Stuttgarti Egyetem információi alapján Freiburgban, ahol a Solar Gate tesztelése zajlik, a nyarak általában szárazak, míg a telek párásak. Ennek eredményeként a rendszer képes optimálisan árnyékolni a legforróbb időszakokban, ugyanakkor a hidegebb hónapokban zavartalanul beengedi a természetes fényt és a napsugarakat, mindezt külső energiaforrás nélkül. A rendszer 424 cellulóz alapú modult tartalmaz, amelyek összesen 9,37 m²-es ablakfelületet borítanak a kísérleti helyszínen. A komplett rendszer 3D-nyomtatási technológiával készült, mindössze 17 nap alatt.

A szakértők véleménye szerint az ilyen alakváltó anyagokra épülő innovációk alapjaiban formálhatják át az építkezési gyakorlatokat. Azonban a 4D-nyomtatás nem csupán az építészet területén mutathatja meg potenciálját; az orvostechnológia az egyik legígéretesebb alkalmazási terület. Itt a 4D-nyomtatott eszközök képesek a testbe beültetve alkalmazkodni a biológiai környezethez, lehetővé téve például, hogy egy implantátum a gazdaszervezet növekedésével párhuzamosan fejlődjön és változzon.