4D打印技術是在3D打印的基礎上發展起來的,允許材料“自我組裝”成3D結構。相比之下,4D打印增加的一個維度是指時間??屏_拉多大學博爾德分校的研究人員已成功在其打印技術中加入第四個維度,為在制造、封裝和生物醫學中應用的自適應復合材料的制造和使用帶來可能。
盡管3D打印技術興起的時間不長,大多數人還沒來得及弄清它是怎么回事,一項更先進的4D打印技術又嶄露頭角、不期而至,大有徹底改變傳統工業打印甚至建筑行業之勢。
4D打印技術是在3D打印的基礎上發展起來的。3D包含的3個維度指的是長度、寬度和高度,利用3D技術可以打印出從牛排到手槍等無數產品;而4D打印增加的一個維度是指時間。因此有人將4D打印技術的概念簡化為這樣一個公式:4D=3D時間。
與3D打印的預先建模而后使物料成形不同,4D打印利用歐特克公司設計的新軟件Cyborg,直接將設計內置到物料當中,在物料內嵌入了改變形狀的能力,簡化了從“設計理念”到“實物”的創造過程,讓物體如同機器一樣無需連接任何復雜的設備就能“自動”創造,從而使快速建模發生了根本性改變。在這里,打印將不再是創造過程的終結,而成為一個轉向點。這就好像把智慧植入到了材料當中,使材料變成為沒有電線和發動機的、具有自主意識的“機器人”。
科羅拉多大學博爾德分校的研究人員已成功在其打印技術中加入第四個維度,為在制造、封裝和生物醫學中應用的自適應復合材料的制造和使用帶來可能。
該研究團隊由科羅拉多大學博爾德分校機械工程學院副教授H.杰里奇領導,他和其合作伙伴——來自新加坡科技設計大學的馬丁·L·鄧恩一起,已經開發出4D打印方法,并對其進行了測試。這些研究人員將“形狀記憶”聚合纖維加入傳統3D打印使用的復合材料中,從而生產出在某一種形狀上的固定對象,而這一形狀稍后會轉化為一種新的形狀。
前科羅拉多大學博爾德分校機械工程學院成員鄧恩稱,“在此工作中,由3D打印創建最初配置,然后由形狀記憶纖維的編程行動創建與配置相關的時間——4D方面”。鄧恩對復合材料的力學和物理學研究已超過20余年。
4D打印的概念最初由麻省理工學院斯凱勒·蒂比茨于2013年4月提出,允許材料“自我組裝”成3D結構。蒂比茨和其團隊將“智能”材料產生層與一股塑料進行結合,該“智能”材料能在水中實現“自我組裝”。