随着3D打印的应用和普及,越来越多的人就开始好奇4D打印的出现和发展。其实3D和4D的出现时间差不多,但是由于大多人过于关注3D的打印技术,所以忽视了4D打印。虽然4D比3D只是多出了一个D,但是就发展前景而言,4D的前景远远大于3D的前景。
说了那么多,什么是4D打印呢?其实4D打印就是在3D打印的基础上,添加了一个新的技术,让物体“活”起来----变形。这些不同的零部件可以直接自发的变成其他的形状,类似于没有马达驱动的机器人。首先用3D打印出来,然后它就可以自己变成其他的物体形状。例如打印出来一个长条,由于温度的变化,变成了一个圈。这就是4D打印。
在微观世界,这种技术并不罕见,比如蛋白质分子按照基因密码的预先设定,组合形成各种细胞和组织。而 4D 打印技术便是将之宏观化,其中对其作出最大贡献的,是麻省理工学院自组实验室的 Skylar Tibbits,他也是公认 4D 打印的发明者。
最开始的时候,Skylar Tibbits 用 3D 打印机设计了一组由嵌入式磁铁制成的零散部件,将部件扔进烧瓶里,用力摇晃,瓶中的部件就像有了生命一样,自动组装成了一个病毒的 3D 模型。
几个月后 Skylar 和 Strasys 公司负责人,他们刚刚发明了一种可以在水里变形的高分子聚合材料。借助软件设计,Tibbits 将这种可延展的材料和其他一些材料混合,打印出了一根细细的小棍,将这根小棍放入热水中后,小棍按照事先设计好的组装方案,慢慢扭曲变形成麻省理工学院的缩写字母“MIT”。
Tibbits 和他的团队还打印出了世界上第一双 4D 鞋,可以根据人脚的形状和大小自我调节,附有弹性的材料可以让制鞋的成本缩减到最小。这些只是雏形,因为对于4D打印还有很多的瓶颈,比如催化剂。虽然上述例子中,催化剂是水,但在生活中我们不单单只用水:光,电,热,空气,气压。都要是催化剂,让这个技术更多元化,应用的领域更加广阔,这才是我们的目标。
与已经开始应用的 3D 打印技术相比,4D 打印技术仍处于概念阶段,诸多技术瓶颈仍然没有有效的解决方法。但在 20 多年前,3D 打印也同样被认为是一个科幻概念,而如今,它已经被大范围地应用于生产生活当中。
4D 打印从概念变成现实这是注定的,而悬念仅在于其何时才能真正普及
本文由梁桂钊于2022-03-22发表在梁桂钊的博客,如有疑问,请联系我们。
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