4D印刷技術：“夢幻”般的4D智慧

當我們所認為的“印刷”的定義被推到極限時，將會有一個由自組裝材料組成的一個新的設想變形對象——4D印刷。現在，3D印刷的技術和應用已經變得眾所周知。不是之前廣泛理解的加法制造：而是使用3D印刷技術來創建對象，可以自己“組裝”來響應特定條件或刺激。

　　技術布道者稱之為“4D印刷”，因為它增加了時間維度。就是在傳統3D印刷技術中再加入“時間”變量，不僅包含3D的長、寬和高3個維度，更增加了一個時間維度，使打印出的物體可以隨著時間推移在形態結構上自我進行智慧調整，最終自動達到預先設計要求。想一下，比如，輸水管道可以根據水流量的大小而自動調節管徑，或是運動鞋自己改變形狀來適應使用者的各種行為。

　　4D印刷的對象以這種方式完成任務，那么3D印刷設備必須根據指令建立他們的響應性材料，“告訴”材料當遇到觸發條件時要做什么。這可能是水，當材料變濕的時候物體將會展開或盤繞或重新配置。此外，壓力、溫度、光和紫外線輻射等其他刺激都可以成為觸發條件。

　　4D印刷重在利用計算機軟件，并將相關設計思想直接內置于材料當中，同時賦予其按需求改變形狀的能力，所產出的物品如同智能機器人一樣，無需外接任何設備，就能實現“自動適應”“自動調節”和“自動創造”。自組裝在自然界存在過程如DNA的復制，4D印刷通過局部相互作用組件來構造物體，類似于建造的過程。

　　Skylar Tibbits說，4D印刷能夠突破生物學、材料科學、軟件、機器人、制造業、交通、基礎設施、建筑、藝術、和太空探索。他是麻省理工學院的自組裝實驗室主任，最著名4D印刷及其用途的倡導者，他的TED演講是一個對新興技術很好的介紹和潛在開發。

　　“新興”意味著市場上無法買到4D印刷產品，其實際應用發展項目正在進行中。澳大利亞新南威爾士州的一所大學的研究人員提出了一個門閥實驗，當門閥檢測遇到熱水時將自動關閉。此外，4D印刷如何與二維的物質相交也是所有人正在猜測的。但是，4D印刷建議者可能想要回想一下，傳統印刷多年來一直生產自組裝產品。在這種情況下，要如何創造出新結構應用。

　　目前，3D印刷服務商Shapeways公司正在進行神經系統的技術合作伙伴項目，4D印刷的另一個重要合作就是3D印刷制造商Stratasys公司和3D軟件開發商Autodesk公司的Tibbits自組裝實驗室項目。

　　任何新興技術的吉兆，科學地講，它也許有軍事應用的可能性。2013年，哈佛大學、伊利諾斯州大學和匹茲堡大學的研究人員獲得了855000美元的贈款。美國陸軍研究辦公室需要調查4D印刷如何被用來生產能夠滿足戰場條件的物品，例如：可以改變偽裝模式或抵制彈片和毒氣危害的制服。

　　海德堡4D印刷機

　　Print China 2015上，海德堡Jetmaster 4D印刷機亮相中國。海德堡4D印刷機個頭不大，但卻能夠實時將個性化的文字圖案打印到物體表面，展會現場海德堡的工作人員就完成了將觀眾的姓名打印到足球表面。