有趣的4D打印
便捷的3D打印技術依舊火熱，4D打印又出現了。它不僅擁有“長寬高”的三維立體結構，特別的是，4D打印還新增加了一個時間維度。這意味著打印出來的東西，不再只能以固定的形態存在，而是在一定環境下，可以根據設定的時間，自動發生形狀的改變。
4D打印的發起者、麻省理工學院建筑系講師斯凱拉·蒂比茨曾經在TED(技術、娛樂、設計的英文縮寫)大會上展示過這一技術：兩根4D打印出來的線，初看并無特別之處，被放到水中后，就發生了不可思議的變化：一根線慢慢地卷曲、變形，然后自動形成了“MIT”(麻省理工)的字樣;另外一根線，則像有生命一般自己立起來，折疊，變成了一個立方體。雖然這兩個變化都是蒂比茨預先設定好的，但是，由于整個變化過程完全沒有人工的參與，看起來就像是材料擁有了自我意識。
這是怎么實現的呢?關鍵在于使用的材料。蒂比茨展示的那兩根線，主要由兩種材料合成。一種是高分子聚合物，在水中可以延展到自己原來長度的兩倍;另外一種材料則可以在水中保持固定。在利用電腦建模的時候，蒂比茨設定，一旦這個合成材料接觸到水，延展性所構成的部分就會自動變形，和固定的部分一起，組成了之前設計好的形狀。
因此，4D的神奇之處被揭開了：它是在原有3D打印技術的基礎上，使用了一種自動變形材料，研究人員可以通過軟件完成建模，將想要的性狀輸入材料當中，變形材料就會按照預先的設定完成變形。不過，目前的4D打印需要外部能量來刺激內在的變化，例如蒂比茨展示的模型就用水來作為觸發條件。
4D打印的意義非常深遠。它把人工參與的部分集中在前期設計，然后讓打印出來的物體進行自我制造和調整，這樣一來，就像把智慧植入到材料當中一樣。你可以把它想象成一個不需要電線和發動機的機器人，幫助人類完成很多危險或者力所不及的項目，比如太空或者深海設備的安裝，或者是摩天大樓的建造。
不過，4D打印技術非常復雜，可以說還處在概念期中。所以，目前它主要的應用場景還是在實驗室里。蒂比茨的項目組眼下也只能打印可以自動變形的條狀物體，他們接下來的研究目標是片狀物體，然后才是其他更加復雜的結構。為了更好地促進這種技術的發展，麻省理工學院新成立了自組裝實驗室，和3D打印公司合作研究4D打印需要的軟件。
隨著科技的迅猛發展，也許要不了多久，利用4D打印技術，科幻電影中的場景就會真實地發生在我們周圍：一個咖啡杯可以根據咖啡的溫度做出調整;你的沙發可以根據客人的體型變換不同的大小;一根拐杖在下雨的時候就變成了雨傘;汽車也可能真的像變形金剛那樣變成飛船。
- 作者 bdxg
- 發布時間 上午10:23
- 2015年3月10日
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