当下，与 3D 打印的蔚然成风形成鲜明对比的是，提出了两年多时间的 4D 打印概念技术却鲜有人说道。4D 打印，到底是怎么一回事？怎么就凭空多出了一个「D」呢？



今天，我们一起探探 4D 打印的路。在出发之前，我先给大家讲个小故事：

那是在某年某月的某一天，一个男人和一个女人心心相惜，他们虽然不懂设计，却携手创造了一件在我认为是这个世界上最伟大的作品，那就是我！在整个过程中，男人的精子和女人的卵子搭配、组合，形成一个全新的细胞，而那里面便是组成我的原材料，23 对染色体。每条染色体上都带有一定数量的设计因子，我们称它为「基因」，它支持着我生命的基本构造和性能；储存着我的种族、血型、孕育、生长、凋亡过程的全部信息。



在材料准备充分之后，我便被打印了出来，而这个打印的载体便是我的母亲。从那以后，我便开始了在时间维度的延伸下，在万物环境的「催化」中，发生着生、长、病，以及将来老、死的变化；并且还将进一步演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要的生理过程，周而复始。对于这个过程，大家可能都不太陌生，而且理解得理所当然。

故事讲完了，言归正传。


4D 打印到底是怎么回事呢？

其实，上面就是我对 4D 打印的通俗理解：我们的每一条染色体所蕴藏的基因密码，便是我们这个物体最原始的设计程序编码；而我们这一生的成长过程，也就是人类这个 4D 打印物在时间这个第四维度，基于万物环境的「催化」而发生的组织变化。换而言之，4D 打印跟 3D 打印的最大区别就在于：3D 打印就像现在所有的制造过程一样，是造物呈现的终结；而 4D 打印则是造物呈现的开始，就像人类的诞生一样。



关于 4D 打印，度娘怎么说 ？

为了让大家能更立体全面地了解「犹抱琵琶半遮面」的 4D 打印，我们先来看看万能的度娘是怎么解释这科幻的玩意儿。

据百度百科词条信息：所谓的 4D 打印，比 3D 打印多了一个「D」，也就是时间纬度，人们可以通过软件设定模型和时间，变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。准确地说，4D 打印是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。



事情就是这样吗？还是让我们再来看看 4D 打印的前世今生。


4D 打印的诞生

2013 年 2 月 26 日，在美国加州长滩举行的 TED2013 大会上，麻省理工学院（MIT）建筑部讲师斯凯拉•蒂比茨（Skylar Tibbits）将一种新颖的材料组合用于 3D 打印机，制造出了一种线状物体，该物体被放入水中时，能改变形状组成字母「MIT」。这是通过将吸水聚合材料与碱性塑料相结合来实现这一效果的技术，被定义为 4D 打印。



这是一个非常棒的一个概念，它创造出一种能够在被打印出来之后发生改变的物体，而且它们能够进行自我调整。打印将不再是创造过程的终结，而仅仅是一条路径。

「我们想要说的就是，你设计出产品并且打印出来，而它能够进化。它就像在材料中植入了智慧。」Tibbits 在一场采访中说道。


4D 打印的革命

2014 年 10 月 8 日，美国《外交》双月刊则发表了题为《准备迎接 4D 打印革命》的文章。作者牛津大学圣安东尼学院荣誉学者纳伊夫•鲁赞在文章称，4D 打印的可能应用是无穷的：数字化制造的真正前途在于第四度空间——打印根据编程随时间而变化的物体。



3D 物体是静态的，需要人工控制，而 4D 物体能够自动对环境作出反应，自行组装、修补或变形。该领域的进步将更多地依赖材料本身，而非打印技术。


4D 打印，将科幻变成可能

基于 4D 打印技术的应用，我们将很快能看到，科幻接入现实。

设想一下，我们生活的每一个城市的地下，都布着满满的地下管道系统。但是它们受容量固定、维护成本高昂，这一直困扰着每个城市的建设者。而伴随着 4D 打印的到来，利用可编程的材料，每条管道都将能适应变化的环境，通过扩大或缩小来调整容量和流量；而且管道在受损时，还能自行维修或在报废时分解。



再设想一下，4D 打印技术应用于国防工业的可能性。比如在美国，陆军利用 3D 打印技术研发新装备的事实，让我们看到了更前沿军事科技未来。显然，4D 打印技术的应用，可以让军方制造出具有能适应各种地形外壳的车辆，或能发现有毒气体的制服。

更有神乎，应用于生物医疗领域的 4D 打印，将大大改变现有的医疗状况。在 3D 打印时代，我们已经能够利用 3D 打印的心脏、肢体骨架等，对人体衰老病变的器官进行替换，由此让人类保持健康。而随着 4D 打印的出现，无疑将给我们带来更多可能的优化方案。如心脏支架的更换，将不再需要「动刀」了。



我们可以通过 4D 打印液态的支架，然后通过血液循环系统，将其注射入携带设计方案的智能材料，等其到达心脏指定部位后，再通过自我组装成心脏支架。更有甚者，就如最新的科学研究所告诉世界的，人类的 DNA 是可以修改的。先撇开道德层面不谈，通过对 DNA 的编辑，至少给人类永保健康打开了一扇窗。而 4D 打印将是打开这扇窗的一把金钥匙。

via：shejipi.com