Pojam, ili bolje rečeno stručni termin „4D printing“, što će reći četverodimenzijski tisak, zbunjuje jer četvrta dimenzija može biti samo vrijeme. Može li se tiskati prošlost? A budućnost?  I što znači „tiskati“ ili „printati“? Da se tisak u dvije dimeznije pojavio u 15. stoljeću, s Johannesom Gutenbergom, nije točno. Puno prije majstora iz Mainza tiskale su se šare na platnu, a Kinezi su prije Europljana poznavali pokretna slova. Najveća je zasluga njemačkog tiskara u kemiji, jer je pronašao slitinu (olova, kositra i antimona) pogodnu za lijevanje pokretnih slova. Slitina je naime trebala imati nisko talište (da se može lako lijevati), morala se pri skrućivanju skupljati (da se slova mogu izliti bez razbijanja kalupa), a usto biti tvrda da se slova ne  izližu pri tiskanju.

Trebalo je pričekati pet stoljeća da se počne tiskati u tri dimenzije (3D ispis). Danas je taj način proizvodnje, bolje rečeno umnožavanja, postao svima dostupan. Čak se razmišlja o tome da bi se na taj način, tiskanjem u tri dimenzije, mogle graditi kuće i nastambe – posebice na Mjesecu i Marsu. I kao što je Gutenbergovu revoluciju omogućila kemija (priređivanje novih slitina), tako je revoluciju trodimenzijskog tiska omogućila elektronika – jer se ni zamisliti ne može da bi se nanošenje materijala mogao voditi drugačije nego kompjutorom.

Iza izuma 4D ispisa stoji opet kemija, ali nova kemija – strukturna kemija i kemija polimera. Ili, da budem konkretan, riječ je o izradi „svjetlošću digitalno upravljivih polimernih mreža dinamičnih kovalentnih veza“ (digital light-controllable dynamic covalent polymer networks), kako glasi dio naslova znanstvenog članka što su ga kineski zanstvenici nedavno objavili u časopisu Matter. No dok su se oni trudili da u svom izričaju budu što nejasniji, ja ću se potruditi da njihovo tehničko dostignuće opišem tako da ga svatko može razumjeti.

Kineski su znanstvenici, da dođemo do srži stvari, pripravili polimere čije se molekule mogu, djelovanjem topline (koja potječe od usmjerene laserske zrake) kidati, a potom opet spajati, ali ne s dijelovima molekule (polimernim lancima) koji su se od njih odvojili, nego s lancima drugih molekula. Govoreći čisto kemijski, jezikom formula, molekule polimera zamjenjuju polimerne lance: lanac R₂ dolazi na mjesto lanca R₄ i obratno. Na mjestu na kojem se to događa polimer omekša, pa ako se ono nalazi na jednoj strani plastične folije, folija će se početi savijati. Rezultat:  laserskom zrakom može se na foliju, s jedne ili obje strane, nanijeti grafički uzorak, a ona će se saviti prema zamisli dizajnera. Koliko će se pak saviti ovisi o vremenu grijanja i širini površine koja se grije: što se dulje grije i što je „šarka“ šira, folija će se više saviti.

Što će se na kraju dobiti ovisi o izboru materijala, debljini folije i – mašti dizajnera. Od više ispitanih materijala najboljim se pokazala smjesa poliakrilnih polimera PPIA i PEA, u istom masnom omjeru, PPIA50-PEA50. Na foliji od tog polimera mogle su se napraviti „šarke“ široke samo 0,1 mm, pa su se mogu printati objekti od samo nekoliko milimetara.

 Metodom 4D printanja mogu se dobiti uradci, suprotno 2D i 3D printanju, bez nanošenja materijala – samo djelovanjem svjetlosti. Ili, da se opet vratimo na tiskarstvo, riječ je o fototipiji, ali ne o fototipiji kojom nastaje uzorak na ofsetnoj ploči (ili valjku laserskog printera) nego na podlozi od polimernog materijala koja se postepeno razvija u geometrijsko tijelo željenog oblika (prelazak iz 2D u 3D izazvan svjetlošću).

Što se može napraviti ovim nadasve jednostavnim postupkom? Odgovor je: mogu se napraviti svi oblici koje treba ili koji se želi dobiti  ili, točnije, sve ono što se može dobiti savijanjem papira.  Origami? Da, ali kompjutorski, svjetlosni i kemijski.

Primjena? Baš za sve, ili koliko nam mašta dozvoli. Istina,  metodom  kineskih znanstvenika ne mogu se izrađivati predmeti od svih materijala, kao 3D printerom (nego samo od polimera, ne nužno poliakrilata), ali se kopije mogu izrađivati jednostavno i brzo.  Izlaganje laserskoj zraci ne traje dulje od tri minute, a 4D printer umnogome je jednostavniji od 2D printera, a kamoli 3D printera. Stoga ćemo takav printer, nadam se uskoro, vidjeti i na svom radnom stolu.