4D打印技术背景 意义

所谓的“4D打印技术”，是一种能够自动变形的材料。把这种可自动变形的材料放入水中，它就能按照产品的设计自动折叠成相应的形状。

这项技术由麻省理工学院的自组装实验室开发和明尼苏达州和以色列合资的一家3D打印机制造商斯特塔西有限公司合作开发。4D打印不但能够创造出有智慧、有适应能力的新事物，还可以彻底改变传统的工业打印甚至建筑行业

所谓第4维度指的是时间，该技术就是让物体随着时间的推移，自我进行变化。例如家具可以自行组装。这种技术需要一种可以创造多层材料的特制3D打印机，水作为材料打印出后进行扩展的能量来源。该技术仍面临诸多难题。

这个非常棒的概念就是创造出一种能够在被打印出来之后发生改变的物体，而且它们能够进行自我调整。打印不再是创造过程的终结，而仅仅是一条路径。Tibbits在一场采访中说道：“我们想要说的就是，你设计出产品并且打印出来，而它能够进化。它就像在材料中植入了智慧。”

麻省理工学院研发的自动变形材料更加高科技，它就像是拥有自我意识的机器人（300024），科学家通过软件完成建模和设定时间后，变形材料会在指定时间自动变形成所需要的形状。视频中，一根多串的PVC复合材料管在水中完成了自动变形，过程中没有使用打印机器。

据悉，视频中演示使用的复合材料是由美国科技公司Objet Connex提供。公开信息显示，Objet Connex主营3D打印，其3D打印机的特点是其对于光敏树脂的处理，使得3D打印机能在14种不同材料的单一打印部件上打印。

PVC糊树脂是光敏树脂的原材料，生产PVC糊树脂的A股上市公司英力特（000635）在互动易平台表示，从理论上讲，PVC糊树脂可以作为3D打印的耗材，如果有企业从事3D打印生产业务的话，现有技术可以将PVC糊树脂加工为光敏树脂。氯碱化工（600618）的证代同样表示，由于PVC糊树脂应用广泛，不排除其可以作为3D打印的耗材。

4D打印视频中复合材料的表现与记忆金属看起来有一丝相似，但却完全不同。从项目的介绍中可以发现，复合材料是通过Autodesk新研发的软件Cyborg，对于材料进行编程模拟（Tibbits在Ted的演讲第二部分还展示了材料在空气中通过甩动而自动变形，使用了同样的复合材料），使得材料按照预先设定好的时间形状变形，照Tibbits的话说：让物体如机器般自动制造，而不是先设定好物体然后再制造。

而记忆金属则是在特定外部条件下回归原来的形状，即物体已经被设定完成，而不是被制造。基于Objet Connex在3D打印上的表现，Tibbits的4D打印所采用的即是通过3D打印完成材料建模，同时在刷树脂的过程中用芯片或塑形变化等达到使材料特定时间完成形变的目的。

尽管Tibbits在过去已经创造了4D打印技术原型，但是他公布的系统已经将这项技术改进到实用性阶段，使用的智能材料比过去他创造的更简单、更小而且更廉价。它也能够被用于多种类型的材料，而不是像3D打印机一样单单只限于一种塑料。Tibbits告诉TED的观众道：“这就像是没有线和电机的机器人。”

为了利用这种进化的4D打印技术的实用性，Tibbits和他的新麻省理工学院实验室将与私人公司合作研究实际应用，比如说家具制造以及最终的宇宙航天和建筑领域。Tibbits说道：“想象一下如果水管能够膨胀或者收缩，或者甚至起伏波动来自动传送水流。”考虑到Tibbits的研究所处的阶段，4D打印最适合于比沙发小的物体，但是他希望在未来找到打印更大物体的方式。他说道：“我们才刚刚摸索到这项技术的表层。” 2100433B