3D打印才剛剛開始變得流行，且擁有著成為下一個產(chǎn)業(yè)革命的潛力，但科學(xué)家們似乎想要該初生技術(shù)推到極限，打造支持隨著時間演變的打印技術(shù)——4D打印技術(shù)。設(shè)想一下：從打印機(jī)里出來時是一個樣，隨著時間的推移、環(huán)境的改變，打印成品可以和水、空氣、溫度產(chǎn)生互動，變化成另外一個樣子??不禁嘆道：神奇的打印技術(shù)又將向前邁進(jìn)一大步。
作者、編輯: Vivian Peng @DamnDigital
Cover Image: Wang Qi@DamnDigital
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2013TED演講：Skylar Tibbits-The emergence of “4D printing”
在今年年初于洛杉磯舉行的TED大會上，麻省理工學(xué)院自組裝實驗室的研究人員展示了首款可以自動組裝的4D物體。該4D物體由數(shù)層塑料制成，外加一層“智能”材料，該“智能”材料能夠在吸水時變形，自動變成一種理想的形狀。該自組裝實驗室的科學(xué)家將該4D物體的第四維度定為時間，使得該3D打印出的物體能夠隨著時間“演變”。
談到4D打印過程，建筑師和電腦科學(xué)家斯凱勒?蒂比茨（Skylar Tibbits）說道，“我們提出第四維度是時間，靜態(tài)物體將能夠隨著時間自動變化和適調(diào)。該剛性材料成為一個架構(gòu)，其它層則是彎曲和扭轉(zhuǎn)該架構(gòu)的力量來源。本質(zhì)上來看，那種打印并不新鮮，只不過它涉及未來的變化。”
在TED大會上展示的4D物體，是3D打印出的管子。該管子放在水中，會自動組裝成為一個立方體，涉及的原理是，其內(nèi)部“智能”材料利用水作為能量來源，從而帶來形狀的改變。
這種變形功能的潛力無限，適用領(lǐng)域從日用消費(fèi)品到生物醫(yī)學(xué)實踐，從航空航天工業(yè)到體育界，無所不包。蒂比茨說，“你可以設(shè)想隨運(yùn)動員和環(huán)境的改變而改變的服裝和鞋子，輪胎可根據(jù)不同路況而變形，消費(fèi)者就不用為不同路面購買不同型號的輪胎了。”
對他來說，終極目標(biāo)是將這項技術(shù)運(yùn)用到宏觀層面上：利用4D打印技術(shù)，降低制造業(yè)的能源和勞動力成本。
蒂比茨使用歐特克軟件公司（Autodesk）的Project Cyborg軟件，設(shè)計出活動材料的大小和位置，接著斯川塔斯公司開發(fā)的Connex混合材質(zhì)打印機(jī)同時將兩種材料放入相應(yīng)位置。
當(dāng)然，遇水變形的產(chǎn)品是一項巨大的成就，而團(tuán)隊未來的宏大計劃是改革全球制造業(yè)的面貌。如此一來，一些略為簡單粗糙的產(chǎn)品和體驗將被迫進(jìn)化或走向滅亡——比如宜家的DIY家具組裝。
4D打印過程需要兩種材料：靜止的和活動的。靜止材料負(fù)責(zé)奠定幾何結(jié)構(gòu)，而活動材料包含了促使物體變形的能量和信息。
雖然目前來說，這項技術(shù)聽起來還很抽象，但已經(jīng)有不少視頻能夠讓我們很直觀清晰地目的這一技術(shù)的真相：
Skylar Tibbits – Self-assembly line
4D Printing MIT Self-Folding Strand
4D Printing Cube Self-Folding Strand
未來誰知道呢？蒂比茨說，“4D打印的應(yīng)用領(lǐng)域無窮無盡。
參考資料來源：
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