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(jù)物理學(xué)組織網(wǎng)報道，香港城市大學(xué)的研究團隊不久前成功開發(fā)出全球首款陶瓷4D打印系統(tǒng)，打印出的陶瓷堅固且擁有復(fù)雜的形狀，有望在電子和航空航天領(lǐng)域大展拳腳。憑借“陶瓷墨水”的變形能力和優(yōu)異的電磁信號傳輸能力，其在電子產(chǎn)品制造方面的應(yīng)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(chǎn)品、消費者產(chǎn)品等領(lǐng)域開發(fā)新產(chǎn)品的技術(shù)，4D打印到底是一種什么樣的技術(shù)？它和耳熟能詳?shù)?D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(yè)發(fā)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(xué)院的自組裝實驗室主任Skvlar Tibbits就已經(jīng)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(shù)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(tài)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(chuàng)新，即當(dāng)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(shù)就可被稱為4D打印。

3D打印學(xué)名為增材制造，舊稱快速成型。在現(xiàn)實生活中，3D打印已經(jīng)被廣泛運用于航空航天領(lǐng)域比如大型金屬結(jié)構(gòu)件的制造、醫(yī)療醫(yī)學(xué)領(lǐng)域比如醫(yī)療植入物和助聽器等設(shè)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(chǎn)品的生產(chǎn)能力和將設(shè)計藍圖電子化保存的儲存能力，同時為工程師、設(shè)計師提供一條嶄新的設(shè)計制造途徑，以提升現(xiàn)有產(chǎn)品的能力或彌補其不足，而并不是取代傳統(tǒng)工藝或與傳統(tǒng)工藝相抗衡。如果說傳統(tǒng)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(jié)并且方便快捷地將產(chǎn)品在面前制作出來。

根據(jù)國際標準ASTM，3D打印囊括了數(shù)十種不同的具體加工工藝，根據(jù)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(dāng)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(gòu)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(huán)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(tài)“花朵”，其“花瓣”會因為被放入水中和時間的推移而自主旋轉(zhuǎn)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(shù)中的“寵兒”，可以根據(jù)患者自身情況而相應(yīng)制造出對應(yīng)的具有可編程性的醫(yī)療部件或物品，從而創(chuàng)造出許多傳統(tǒng)醫(yī)療無法達到的效果;4D打印在智能建筑中的應(yīng)用，則能使原來靜態(tài)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(dāng)頭，4D打印部件便可以被應(yīng)用在遮陽棚的連接處，當(dāng)正午或下午天氣溫度過高時，4D打印部件可以自主感應(yīng)并發(fā)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(yīng)并發(fā)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(huán)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(jié)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(yīng)用和前景，其目前仍受到諸多發(fā)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(yīng)用測試不完全。但是，4D打印技術(shù)的發(fā)展對于未來醫(yī)藥醫(yī)療、人民生活、建筑設(shè)計等諸多領(lǐng)域?qū)鸬酱蠓鹊膸椭透淖?。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?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠帧?/p>