利用智能材料的3D打印技術(shù)

　　4D打印使用一種能夠自動(dòng)變形的材料。4D打印過(guò)程只需特定條件(如溫度、濕度等)，不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀，它可以自動(dòng)適應(yīng)外部變化，進(jìn)行自我修復(fù)。

　　4D打印顛覆了傳統(tǒng)的造物方式，具有全新的造物邏輯。傳統(tǒng)而言，造物過(guò)程一般是，先模擬后制造，或者一邊建物一邊調(diào)整模擬效果。而4D打印通過(guò)硬件與軟件的緊密結(jié)合，把產(chǎn)品設(shè)計(jì)通過(guò)打印機(jī)嵌入可以變形的智能材料中，在特定時(shí)間或激活條件下，無(wú)需人為干預(yù)，也不用通電，便可按照事先的設(shè)計(jì)進(jìn)行自我組裝。

　　行業(yè)尚屬起步階段，未來(lái)應(yīng)用潛力巨大

　　4D打印技術(shù)誕生僅僅三年，但其自提出以來(lái)便受到廣泛關(guān)注，展示了它在工業(yè)、建筑、航天、醫(yī)療、藝術(shù)、娛樂、服裝、軍事等諸多領(lǐng)域巨大的應(yīng)用潛力，并在世界很多國(guó)家都取得了十分重要的進(jìn)展。作為開山鼻祖，美國(guó)這幾年始終致力于 4D打印的研究和應(yīng)用。其很多高校、科研院所和公司企業(yè)，都在對(duì) 4D 打印進(jìn)行廣泛和深入的開發(fā)，有了很多令人矚目的重要成果。

　　多家公司企業(yè)正在對(duì)4D打印進(jìn)行廣泛而深入的開發(fā)，未來(lái)行業(yè)增長(zhǎng)情況樂觀。根據(jù)MarketsandMarkets發(fā)布的最新市場(chǎng)研究報(bào)告，到2019年，4D打印市場(chǎng)的容量將達(dá)到6300萬(wàn)美元，而2025年這一數(shù)字將達(dá)到5.556億美元。據(jù)該公司預(yù)測(cè)，軍事與國(guó)防部門將成為4D打印市場(chǎng)整體增長(zhǎng)的最前沿，2019年與軍工有關(guān)的應(yīng)用將占到的市場(chǎng)份額將達(dá)到55%，剩下的份額則會(huì)屬于航空航天領(lǐng)域。

　　4D打印材料、設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)是決定未來(lái)技術(shù)突破的重點(diǎn)。打印材料，要開發(fā)適合 4D 打印的新型材料特別是智能復(fù)合材料;設(shè)計(jì)軟件，要為 4D 打印研發(fā)具有良好適應(yīng)性的計(jì)算機(jī)編程設(shè)計(jì)軟件。打印機(jī)，制造專為4D打印所用的打印機(jī)，能更好“領(lǐng)會(huì)”和實(shí)現(xiàn) 4D 打印意圖，能夠更好適應(yīng)打印環(huán)境和要求。

　　重構(gòu)未來(lái)社會(huì)的黑科技

　　4D打印帶來(lái)高端私人訂制，在家里打印屬于自己的“創(chuàng)新工廠”。4D打印出現(xiàn)后，其所改變的將不再只是私人訂制的問(wèn)題，而是讓每個(gè)消費(fèi)者都可以實(shí)現(xiàn)自定義工廠、自主化生產(chǎn)。也就是說(shuō)，未來(lái)我們要選用冰箱，將不再是直接購(gòu)買一臺(tái)龐大的冰箱回家，而只需要購(gòu)買核心的關(guān)鍵部件，甚至連關(guān)鍵部件都可以自己定義到4D打印機(jī)上進(jìn)行打印，通過(guò)不同種材料的打印之后，讓其在我們需要的時(shí)候，進(jìn)行自動(dòng)連接并組裝成為我們所設(shè)想和需要的那臺(tái)冰箱。

　　4D打印將實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造集約化。在不久的將來(lái)，4D打印技術(shù)將徹底改變當(dāng)前制造與商業(yè)的業(yè)態(tài)形式;同時(shí)還將簡(jiǎn)化工業(yè)制造中的多余繁瑣環(huán)節(jié)，將浪費(fèi)降到最低，實(shí)現(xiàn)能源利用最大化。比如，運(yùn)用4D打印技術(shù)的飛機(jī)，在面臨特定環(huán)境變化時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自我分解，以最為理想的狀態(tài)給乘客提供保護(hù);在航天方面也是如此，我們不再需要帶著組裝好的龐大設(shè)備進(jìn)入太空，只要帶上材料和4D打印機(jī)，或是打印好的材料進(jìn)入太空即可。

　　4D打印納米級(jí)的細(xì)胞，為人體內(nèi)派駐癌癥疫苗。通過(guò)打印這些納米級(jí)與人體細(xì)胞類似的藥物細(xì)胞，將相對(duì)應(yīng)的癌細(xì)胞病毒設(shè)置為介質(zhì)觸發(fā)源，然后將其注射到人體內(nèi)環(huán)境。那么，當(dāng)這些4D打印的“人體衛(wèi)士”細(xì)胞在體內(nèi)巡邏時(shí)，一旦遇到癌細(xì)胞就能觸發(fā)形變，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的藥物釋放，從而將癌細(xì)胞病毒消滅，并隨人體代謝排出體外。