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.

Ennek egyik, a gyakorlatban is használható példáját mutatta be a Stuttgarti és Freiburgi Egyetem a Solar Gate megalkotásával, ami egy 4D-nyomtatású árnyékolórendszer, és a koncepció szerint az épületek fenntartható hőmérséklet-szabályozását segítheti elő. A biomimetikus Solar Gate egyes moduljait a tobozok pikkelyei ihlették: a pikkelyekhez hasonló formájú egységek kinyílnak és bezáródnak bizonyos időközönként, a mozgásukat pedig a levegő páratartalma határozza meg. Ha a rendszer kevesebb páratartalmat érzékel, a “levelei” szétterülnek, ezáltal jobban lefedik és árnyékolják az ablakokat, párásabb, nedvesebb időben pedig magukba szívják a nedvességet, és emiatt összepöndörödnek, több fényt beengedve.

A Stuttgarti Egyetem leírása szerint mivel Freiburgban, ahol a Solar Gate-et tesztelik, általában szárazak a nyarak, és párásak a telek, ezért a rendszer megfelelően árnyékol a legmelegebb időszakokban, miközben a hidegebb évszakokban beengedi a világosságot és a napfényt, anélkül, hogy bármiféle külsőleg biztosított energiára lenne szükség a működtetéséhez. A cellulózból készült, 424 darab modul összesen egy 9,37 m²-es ablakfelületet fed le a teszthelyszínen, és a 3D-nyomtatás segítségével 17 nap alatt gyártották le a teljes rendszert.

A mérnökök szerint az ehhez hasonló alakváltó anyagokon alapuló megoldások forradalmasíthatják az építészetet, de a 4D-nyomtatás előtt más területeken is nagy jövő állhat: az egyik legfontosabb felhasználási területet az orvostechnológia jelenti, mivel a 4D-nyomtatott eszközök a testbe helyezve idővel a szervezet működéséhez adaptálódhatnak, ez lehetővé teszi például, hogy egy beültetett implantátum a testtel együtt növekedjen.

(Fotó: Conné van d'Grachten/Roland Halbe/ICD/IntCDC University of Stuttgart)