4D打印技術(shù)研究進(jìn)展

為了利用這種進(jìn)化的4D打印技術(shù)的實(shí)用性，Tibbits和他的新麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室將與私人公司合作研究實(shí)際應(yīng)用，比如說家具制造以及最終的宇宙航天和建筑領(lǐng)域。Tibbits說道：“想象一下如果水管能夠膨脹或者收縮，或者甚至起伏波動(dòng)來(lái)自動(dòng)傳送水流?！笨紤]到Tibbits的研究所處的階段，4D打印最適合于比沙發(fā)小的物體，但是他希望在未來(lái)找到打印更大物體的方式。他說道：“我們才剛剛摸索到這項(xiàng)技術(shù)的表層?！?2100433B

盡管Tibbits在過去已經(jīng)創(chuàng)造了4D打印技術(shù)原型，但是他公布的系統(tǒng)已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)到實(shí)用性階段，使用的智能材料比過去他創(chuàng)造的更簡(jiǎn)單、更小而且更廉價(jià)。它也能夠被用于多種類型的材料，而不是像3D打印機(jī)一樣單單只限于一種塑料。Tibbits告訴TED的觀眾道：“這就像是沒有線和電機(jī)的機(jī)器人?！?

麻省理工學(xué)院研發(fā)的自動(dòng)變形材料更加高科技，它就像是擁有自我意識(shí)的機(jī)器人（300024），科學(xué)家通過軟件完成建模和設(shè)定時(shí)間后，變形材料會(huì)在指定時(shí)間自動(dòng)變形成所需要的形狀。視頻中，一根多串的PVC復(fù)合材料管在水中完成了自動(dòng)變形，過程中沒有使用打印機(jī)器。

據(jù)悉，視頻中演示使用的復(fù)合材料是由美國(guó)科技公司Objet Connex提供。公開信息顯示，Objet Connex主營(yíng)3D打印，其3D打印機(jī)的特點(diǎn)是其對(duì)于光敏樹脂的處理，使得3D打印機(jī)能在14種不同材料的單一打印部件上打印。

PVC糊樹脂是光敏樹脂的原材料，生產(chǎn)PVC糊樹脂的A股上市公司英力特（000635）在互動(dòng)易平臺(tái)表示，從理論上講，PVC糊樹脂可以作為3D打印的耗材，如果有企業(yè)從事3D打印生產(chǎn)業(yè)務(wù)的話，現(xiàn)有技術(shù)可以將PVC糊樹脂加工為光敏樹脂。氯堿化工（600618）的證代同樣表示，由于PVC糊樹脂應(yīng)用廣泛，不排除其可以作為3D打印的耗材。

4D打印視頻中復(fù)合材料的表現(xiàn)與記憶金屬看起來(lái)有一絲相似，但卻完全不同。從項(xiàng)目的介紹中可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料是通過Autodesk新研發(fā)的軟件Cyborg，對(duì)于材料進(jìn)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(dòng)而自動(dòng)變形，使用了同樣的復(fù)合材料），使得材料按照預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間形狀變形，照Tibbits的話說：讓物體如機(jī)器般自動(dòng)制造，而不是先設(shè)定好物體然后再制造。

而記憶金屬則是在特定外部條件下回歸原來(lái)的形狀，即物體已經(jīng)被設(shè)定完成，而不是被制造。基于Objet Connex在3D打印上的表現(xiàn)，Tibbits的4D打印所采用的即是通過3D打印完成材料建模，同時(shí)在刷樹脂的過程中用芯片或塑形變化等達(dá)到使材料特定時(shí)間完成形變的目的。

這個(gè)非常棒的概念就是創(chuàng)造出一種能夠在被打印出來(lái)之后發(fā)生改變的物體，而且它們能夠進(jìn)行自我調(diào)整。打印不再是創(chuàng)造過程的終結(jié)，而僅僅是一條路徑。Tibbits在一場(chǎng)采訪中說道：“我們想要說的就是，你設(shè)計(jì)出產(chǎn)品并且打印出來(lái)，而它能夠進(jìn)化。它就像在材料中植入了智慧?！?

所謂的“4D打印技術(shù)”，是一種能夠自動(dòng)變形的材料。把這種可自動(dòng)變形的材料放入水中，它就能按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀。

這項(xiàng)技術(shù)由麻省理工學(xué)院的自組裝實(shí)驗(yàn)室開發(fā)和明尼蘇達(dá)州和以色列合資的一家3D打印機(jī)制造商斯特塔西有限公司合作開發(fā)。4D打印不但能夠創(chuàng)造出有智慧、有適應(yīng)能力的新事物，還可以徹底改變傳統(tǒng)的工業(yè)打印甚至建筑行業(yè)

所謂第4維度指的是時(shí)間，該技術(shù)就是讓物體隨著時(shí)間的推移，自我進(jìn)行變化。例如家具可以自行組裝。這種技術(shù)需要一種可以創(chuàng)造多層材料的特制3D打印機(jī)，水作為材料打印出后進(jìn)行擴(kuò)展的能量來(lái)源。該技術(shù)仍面臨諸多難題。