從起點到起點 4D打印讓材料上演“百變秀”

　導(dǎo)讀：3D打印方興未艾，4D打印依然嶄露頭角。3D打印無論是在技術(shù)上還是材料應(yīng)用上都將給印刷行業(yè)帶來顛覆性的變革，那么4D打印又將如何呢？
　　
　　在傳統(tǒng)的思路模式和制造工藝條件下，當(dāng)設(shè)計過程中需要檢驗產(chǎn)品不同部分的狀態(tài)、配合度和功能性時，就需要由熟練的工程師借助于勞動密集型的車間以及相關(guān)的技術(shù)，來創(chuàng)建產(chǎn)品的功能原型。而為將產(chǎn)品原型推進(jìn)到商業(yè)批量化階段，也就是我們所說的從研發(fā)轉(zhuǎn)換到了開發(fā)階段，在這個階段通常需要經(jīng)歷半年至一年的周期。在當(dāng)前的商品制造技術(shù)條件下，這是一件非常平凡的事情，就以我們所熟悉的iPhone來說，每一代的開發(fā)周期都需要經(jīng)歷至少一年的時間。
　　
　　不僅如此，開發(fā)一款產(chǎn)品花費幾百萬甚至千上萬美元、歐元的情況也并不少見。尤其對于一些精度要求高，零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品而言，其成本與復(fù)雜程度呈比例增長。相較之下，應(yīng)用3D打印技術(shù)，其制造過程不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的難易程度影響，產(chǎn)品成本也不會隨產(chǎn)品的難易程度成比例增長，這就致使整個產(chǎn)品設(shè)計制作的過程變得非常迅速而便捷。同時，這也就最大限度地降低了產(chǎn)品的設(shè)計制造成本。
　　
　　當(dāng)我們還沉浸于3D打印技術(shù)帶來的變革紅利的時候，4D打印技術(shù)已經(jīng)讓快速建模、商品組合方式等產(chǎn)生了根本性的轉(zhuǎn)變。相較于3D打印技術(shù)的預(yù)先建模、掃描，然后使用物料成形，4D打印技術(shù)則直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當(dāng)中，簡化了從“設(shè)計理念”到“實物”的造物過程。讓物體如金剛般“自動”創(chuàng)造，在簡單的基礎(chǔ)打印之后，便不再需要連接任何復(fù)雜的機電設(shè)備就可以自行創(chuàng)造出所需的預(yù)設(shè)產(chǎn)品。
　　
　　就如所有物體都因為時間而存在一樣，物體形狀的改變也需要時間。在時間的維度下，利用特別材料加工的物體，在一些外界激活因素的作用下，其形狀能夠自行發(fā)生改變。與3D打印的預(yù)先建模然后使用材料打印不一樣，4D打印的邏輯是，先用3D打印機打印出一種剛性的智能材料，然后將這種材料與上述外界激活因素結(jié)合，從而按照預(yù)先設(shè)定的路徑完成物體形態(tài)的改變。
　　
　　傳統(tǒng)而言，造物過程一般都是，先建模后制造，或者一邊設(shè)計一邊調(diào)整模型效果。而通過硬件和軟件的緊密結(jié)合，以及多產(chǎn)品重組合方式的疊加，4D打印技術(shù)可以說是從根本上顛覆了當(dāng)前的生產(chǎn)方式。盡管當(dāng)前的3D打印技術(shù)讓造物變得簡單、快捷、精準(zhǔn)，而且還十倍百倍地壓縮了造物成本。但4D打印技術(shù)則是對3D打印造物方式的再次升級，化傳統(tǒng)造物工藝于無形，讓產(chǎn)品根據(jù)不同的環(huán)境要素進(jìn)行自變化。
　　
　　“4D打印”的核心就在于創(chuàng)造出能夠在打印出來之后發(fā)生形變的物體，讓它們進(jìn)行自我調(diào)整、組裝、變形。由此一來，就構(gòu)建了其與3D打印之間一個非常關(guān)鍵的區(qū)別，也就是對于4D打印來說，打印將不再是創(chuàng)造過程的終結(jié)，而是僅僅成為一個轉(zhuǎn)向點，一個起點。
　　
　　“我們這里所說的是，你設(shè)計了某些東西，打印出來，它還能夠進(jìn)化，”美國麻省理工學(xué)院4D打印項目研發(fā)負(fù)責(zé)人斯凱拉·蒂比茨表示，“這就像把智慧植入到了材料當(dāng)中。”一輛車將能夠應(yīng)付下雨天，一個咖啡杯也可以根據(jù)咖啡的不同溫度做出調(diào)整，正如蒂比茨對TED的聽眾所說，“想象一下如果水管能夠自己膨脹或收縮，或者甚至自己起伏波動來傳送水流。”