4D列印技術

所謂的4D列印，比3D列印多了一個“D”也就是時間維度，人們可以通過軟體設定模型和時間，變形材料會在設定的時間內變形為所需的形狀。準確地說4D列印是一種能夠自動變形的材料，直接將設計內置到物料當中，不需要連線任何複雜的機電設備，就能按照產品設計自動摺疊成相應的形狀。

4D列印最關鍵是記憶合金。4D列印由MIT與Stratasys教育研發部門合作研發的，是一種無需印表機器就能讓材料快速成型的革命性新技術。大小形狀可以隨時間變化。

基本介紹

• 中文名：4D列印技術
• 外文名：4D printing technology
• 釋義.：一種能夠自動變形的材料.
• 發明者：麻省理工學院的自組裝實驗室

介紹

所謂第4維度指的是時間，該技術就是讓物體隨著時間的推移，自我進行變化。例如家具可以自行組裝。這種技術需要一種可以創造多層材料的特製3D印表機，水作為材料列印出後進行擴展的能量來源。該技術仍面臨諸多難題。

背景 意義

所謂的“4D列印技術”，是一種能夠自動變形的材料。把這種可自動變形的材料放入水中，它就能按照產品的設計自動摺疊成相應的形狀。

這項技術由麻省理工學院的自組裝實驗室開發和明尼蘇達州和以色列合資的一家3D印表機製造商斯特塔西有限公司合作開發。4D列印不但能夠創造出有智慧、有適應能力的新事物，還可以徹底改變傳統的工業列印甚至建築行業

設計原理

這個非常棒的概念就是創造出一種能夠在被列印出來之後發生改變的物體，而且它們能夠進行自我調整。列印不再是創造過程的終結，而僅僅是一條路徑。Tibbits在一場採訪中說道：“我們想要說的就是，你設計出產品並且列印出來，而它能夠進化。它就像在材料中植入了智慧。”

4D材料

麻省理工學院研發的自動變形材料更加高科技，它就像是擁有自我意識的機器人（300024），科學家通過軟體完成建模和設定時間後，變形材料會在指定時間自動變形成所需要的形狀。視頻中，一根多串的PVC複合材料管在水中完成了自動變形，過程中沒有使用印表機器。

據悉，視頻中演示使用的複合材料是由美國科技公司Objet Connex提供。公開信息顯示，Objet Connex主營3D列印，其3D印表機的特點是其對於光敏樹脂的處理，使得3D印表機能在14種不同材料的單一列印部件上列印。

PVC糊樹脂是光敏樹脂的原材料，生產PVC糊樹脂的A股上市公司英力特（000635）在互動易平台表示，從理論上講，PVC糊樹脂可以作為3D列印的耗材，如果有企業從事3D列印生產業務的話，現有技術可以將PVC糊樹脂加工為光敏樹脂。氯鹼化工（600618）的證代同樣表示，由於PVC糊樹脂套用廣泛，不排除其可以作為3D列印的耗材。
4D列印視頻中複合材料的表現與記憶金屬看起來有一絲相似，但卻完全不同。從項目的介紹中可以發現，複合材料是通過Autodesk新研發的軟體Cyborg，對於材料進行編程模擬（Tibbits在Ted的演講第二部分還展示了材料在空氣中通過甩動而自動變形，使用了同樣的複合材料），使得材料按照預先設定好的時間形狀變形，照Tibbits的話說：讓物體如機器般自動製造，而不是先設定好物體然後再製造。

而記憶金屬則是在特定外部條件下回歸原來的形狀，即物體已經被設定完成，而不是被製造。基於Objet Connex在3D列印上的表現，Tibbits的4D列印所採用的即是通過3D列印完成材料建模，同時在刷樹脂的過程中用晶片或塑形變化等達到使材料特定時間完成形變的目的。

實用階段

儘管Tibbits在過去已經創造了4D列印技術原型，但是他公布的系統已經將這項技術改進到實用性階段，使用的智慧型材料比過去他創造的更簡單、更小而且更廉價。它也能夠被用於多種類型的材料，而不是像3D印表機一樣單單只限於一種塑膠。Tibbits告訴TED的觀眾道：“這就像是沒有線和電機的機器人。”

研究進展

為了利用這種進化的4D列印技術的實用性，Tibbits和他的新麻省理工學院實驗室將與私人公司合作研究實際套用，比如說家具製造以及最終的宇宙航天和建築領域。Tibbits說道：“想像一下如果水管能夠膨脹或者收縮，或者甚至起伏波動來自動傳送水流。”考慮到Tibbits的研究所處的階段，4D列印最適合於比沙發小的物體，但是他希望在未來找到列印更大物體的方式。他說道：“我們才剛剛摸索到這項技術的表層。”