4D打印來了

3D打印還沒有普及，4D打印又來了，4D打印出來的東西，不僅是3D的，而且還能動，是個真正的“變形金剛”。

據物理學組織網報道，香港城市大學的研究團隊不久前成功開發出全球首款陶瓷4D打印系統，打印出的陶瓷堅固且擁有復雜的形狀，有望在電子和航空航天領域大展拳腳。憑借“陶瓷墨水”的變形能力和優異的電磁信號傳輸能力，其在電子產品制造方面的應用可能性非常大。同時，由于陶瓷是一種能承受高溫的機械強度高的材料，4D打印陶瓷有很大潛力用作航空航天的推進部件。

作為一種有可能用于航空航天、電子產品、消費者產品等領域開發新產品的技術，4D打印到底是一種什么樣的技術？它和耳熟能詳的3D打印相比，多出的一個“D”到底是什么？它對于未來人類生活和工業發展到底有怎么樣的影響？

3D還沒整明白怎么4D又來了

4D打印概念其實幾年前就有了。早在2013年前后，美國麻省理工學院的自組裝實驗室主任Skvlar Tibbits就已經向公眾展示了4D概念：宛如沒有電線和馬達的機器人進行移動一般，4D打印大多數情況下是基于多材料3D打印制造出來的部件，能夠具備靜態3D打印部件不具備的一個功能——自主變形。歸根究底，4D打印是基于3D打印的創新，即當3D打印中使用的材料具有記憶性和可編程性時，這種3D打印物品和技術就可被稱為4D打印。

3D打印學名為增材制造，舊稱快速成型。在現實生活中，3D打印已經被廣泛運用于航空航天領域比如大型金屬結構件的制造、醫療醫學領域比如醫療植入物和助聽器等設備的制造，制作模板或模具已丟失的零件等等。

3D打印可以幫助人們提高對個性化產品的生產能力和將設計藍圖電子化保存的儲存能力，同時為工程師、設計師提供一條嶄新的設計制造途徑，以提升現有產品的能力或彌補其不足，而并不是取代傳統工藝或與傳統工藝相抗衡。如果說傳統工藝諸如車床切割是那種打印店里的大型激光打印機，一次打印成千上萬張同樣的文件又快又省錢，那么3D打印就是你家中自備的桌面打印機，可以按照自己的意愿輕松修改每張文件的細節并且方便快捷地將產品在面前制作出來。

根據國際標準ASTM，3D打印囊括了數十種不同的具體加工工藝，根據材料屬性，3D打印可以分為基于液體、固體和粉末三種材料的增材制造工藝，而當使用的材料具有記憶性和可編程性，此時的3D打印便可被稱為4D打印。

又多出的那一個D到底是什么

3D打印中，D代表Dimension，即維度的意思，那么3D就是指x、Y、z三個維度，即前后、左右、上下幾個方向。通過3個維度便可以構造出一個定義好的空間。在電腦程序輔助下將材料以逐層添加的方式將一個物品在這個三維空間中制造出來的過程就是3D打印。而4D打印中的第四個D，就是第四個維度——時間，即被4D打印制造出來的物體還會隨著時間以及周遭環境尤其是溫度和濕度的變化而變化。比如，本來被4D打印出來一張平攤在桌面上的“紙”，會伴隨著水溫改變和時間推移而自主彎折起來并搭成一個立方體;又或者一個本來被4D打印出來的靜態“花朵”，其“花瓣”會因為被放入水中和時間的推移而自主旋轉起來。也就是說，4D打印出來的東西，整個就是個“變形金剛”。

以后4D打印能幫我們千些啥

4D打印從誕生之際便成為了生物加工技術中的“寵兒”，可以根據患者自身情況而相應制造出對應的具有可編程性的醫療部件或物品，從而創造出許多傳統醫療無法達到的效果;4D打印在智能建筑中的應用，則能使原來靜態建筑中的某些部分“動”起來，甚至起到改善居住條件的作用。比如，在臨近赤道的島國新加坡，常年高溫并且酷日當頭，4D打印部件便可以被應用在遮陽棚的連接處，當正午或下午天氣溫度過高時，4D打印部件可以自主感應并發生形變將遮陽棚張開，而日落后4D打印.部件也可以自主感應并發生形變將遮陽棚收起;借助于4D打印的可編程特性，其在低濕度環境下可以是非常薄且便于成批量攜帶的“板材”，而一旦到了布置場地時，可以通過在4D打印的“板材”上噴灑水霧提高濕度從而使得這些“板材”自主擴張起來并搭成帳篷或住所，從此大大解放了人力并節省了時間。

雖然4D打印具備諸多前瞻性和巨大推進作用的應用和前景，其目前仍受到諸多發展瓶頸的制約，比如材料種類不完全、材料強度偏低、材料價格昂貴、應用測試不完全。但是，4D打印技術的發展對于未來醫藥醫療、人民生活、建筑設計等諸多領域將會起到大幅度的幫助和改變。說不定，在不遠的將來，4D打印制造出來的物品和部件，會成為我們日常生活中不可缺少的一部分。