بصرف النظر عن العظام، تتكون أجسامنا بالكامل تقريبًا من أنسجة بيولوجية ناعمة. وتحتوي عناصر مثل الغرسات الطبية أو الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء دائمًا على بعض المكونات الصلبة على الأقل. بينما يتم تطوير المزيد والمزيد من الأجهزة لاستخدامها في أجسامنا أو داخلها، فإن هذه الأجهزة لا تميل إلى أن تكون "شبيهة بالجسم".
على الرغم من أن هذه الأجهزة تحتوي على بعض المواد الاصطناعية الأكثر ليونة، إلا أن هناك دائمًا خطًا واضحًا حيث تتصل المواد الناعمة والصلبة ببعضها البعض. يمكن أن تسبب هذه الحدود عدم الراحة، وانخفاض الوظيفة، والفشل الميكانيكي عند الضغط عليها.
في الطبيعة، غالبًا ما تتجنب الأنسجة البيولوجية مثل هذه الحدود المفاجئة عن طريق الانتقال تدريجيًا من الصلابة المنخفضة إلى الصلابة العالية أثناء تمددها من نقطة إلى أخرى. على سبيل المثال، توفر الأوتار انتقالًا سلسًا من الأنسجة العضلية الناعمة نسبيًا إلى العظام الصلبة.
يمكن لنوع جديد من راتينج الطباعة ثلاثية الأبعاد أن يغير ذلك من خلال إعطاء الأشياء الفردية صلابة مختلفة.
وقد قام العلماء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) وشركة MetaCorp الآن بتكرار هذه الخاصية في راتينج الطباعة ثلاثي الأبعاد للثيول-إين-إيبوكسي "وعاء واحد". مثل الراتنجات الأخرى الحساسة للضوء، يتغير هذا الراتنج من الحالة اللزوجة إلى الحالة الصلبة عند تعرضه للضوء. ومن خلال إسقاط هذه الأنماط في تجاويف جانبية شفافة من الراتنج، يتم إنشاء الأشياء.
وفي هذه الحالة، تحدد شدة الضوء صلابة المادة الصلبة. وبالتالي، من خلال تغيير شدة الضوء بشكل استراتيجي طوال عملية التصنيع، من الممكن جعل جسم واحد ينتقل تدريجيًا من النعومة في منطقة واحدة إلى الصلابة في منطقة أخرى. وتزداد أيضًا صلابة المادة بما يصل إلى 10 مرات خلال التدرج.
وفي عرض توضيحي لهذه التقنية، استخدمها العلماء لطباعة جهاز الكل في واحد مثبت على الإصبع يمكنه تحويل الرسائل النصية إلى طريقة برايل. عند توصيله بمضخة هواء، يقوم الجهاز القابل للارتداء بدفع الهواء داخل وخارج الوسادة التي تضغط على أطراف أصابع المستخدم، مما يكرر الإحساس بلمس أحرف برايل البارزة.
وقال كبير العلماء الدكتور سيجيا هوانغ من LLNL: "كان هذا العمل يبحث فيما إذا كان بإمكاننا هندسة تدرج ميكانيكي مستمر من الناعم إلى الصلب في نظام راتينج واحد". "هنا نطبع كل ما نراه، فقط باستخدام جرعة خفيفة للتحكم في المعامل."
وقد نُشرت مؤخرًا ورقة بحثية عن هذا البحث في مجلة Matter.