每個(gè)媽媽都是4D打印機(jī)？

魔猴君  行業(yè)資訊   3473天前

當(dāng)下，與3D打印的蔚然成風(fēng)形成鮮明對(duì)比的是，提出了兩年多時(shí)間的4D打印概念和技術(shù)卻鮮有人說(shuō)道。4D打印，到底是怎么一回事？怎么就憑空多出了一個(gè)“D”呢？

今天，我們一起探探4D打印的路。在出發(fā)之前，我先給大家講個(gè)小故事：

那是在某年某月的某一天，一個(gè)男人和一個(gè)女人心心相惜，他們雖然不懂設(shè)計(jì)，卻攜手創(chuàng)造了一件在我認(rèn)為是這個(gè)世界上最偉大的作品，那就是我！在整個(gè)過(guò)程中，男人的精子和女人的卵子搭配、組合，形成一個(gè)全新的細(xì)胞，而那里面便是組成我的原材料，23對(duì)染色體46XX。每條染色體上都帶有一定數(shù)量的設(shè)計(jì)因子，我們稱(chēng)它為“基因”，它支持著我生命的基本構(gòu)造和性能；儲(chǔ)存著我的種族、血型、孕育、生長(zhǎng)、凋亡過(guò)程的全部信息。

在材料準(zhǔn)備充分之后，我便被打印了出來(lái)，而這個(gè)打印的載體便是我的母親。從那以后，我便開(kāi)始了在時(shí)間維度的延伸下，在萬(wàn)物環(huán)境的“催化”中，發(fā)生著生、長(zhǎng)、病，以及將來(lái)老、死的變化；并且還將進(jìn)一步演繹著生命的繁衍、細(xì)胞分裂和蛋白質(zhì)合成等重要的生理過(guò)程，周而復(fù)始。對(duì)于這個(gè)過(guò)程，大家可能都不太陌生，而且理解得理所當(dāng)然。

故事講完了。言歸正傳，4D打印到底是怎么回事呢？

其實(shí)，上面就是我對(duì)4D打印的通俗理解：我們的每一條染色體所蘊(yùn)藏的基因密碼，便是我們這個(gè)物體最原始的設(shè)計(jì)程序編碼；而我們這一生的成長(zhǎng)過(guò)程，也就是人類(lèi)這個(gè)4D打印物在時(shí)間這個(gè)第四維度，基于萬(wàn)物環(huán)境的“催化”而發(fā)生的組織變化。換而言之，4D打印跟3D打印的最大區(qū)別就在于：3D打印就像現(xiàn)在所有的制造過(guò)程一樣，是造物呈現(xiàn)的終結(jié)；而4D打印則是造物呈現(xiàn)的開(kāi)始，就像人類(lèi)的誕生一樣。

關(guān)于4D打印，度娘怎么說(shuō)？

為了讓大家能更立體全面地了解“猶抱琵琶半遮面”的4D打印，我們先來(lái)看看萬(wàn)能的度娘是怎么解釋這科幻的玩意兒。

據(jù)百度百科詞條信息：所謂的4D打印，比3D打印多了一個(gè)“D”，也就是時(shí)間緯度，人們可以通過(guò)軟件設(shè)定模型和時(shí)間，變形材料會(huì)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)變形為所需的形狀。準(zhǔn)確地說(shuō)，4D打印是一種能夠自動(dòng)變形的材料，直接將設(shè)計(jì)內(nèi)置到物料當(dāng)中，不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀。

事情就是這樣嗎？還是讓我們?cè)賮?lái)看看4D打印的前世今生。

4D打印的誕生

2013年2月26日，在美國(guó)加州長(zhǎng)灘舉行的TED2013大會(huì)上，麻省理工學(xué)院（MIT）建筑部講師斯凱拉?蒂比茨（SkylarTibbits）將一種新穎的材料組合用于3D打印機(jī)，制造出了一種線狀物體，該物體被放入水中時(shí)，能改變形狀組成字母“MIT”。這是通過(guò)將吸水聚合材料與堿性塑料相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)這一效果的技術(shù)，被定義為4D打印。

非常棒的一個(gè)概念，它創(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。打印將不再是創(chuàng)造過(guò)程的終結(jié)，而僅僅是一條路徑。

“我們想要說(shuō)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。”Tibbits在一場(chǎng)采訪中說(shuō)道。

4D打印的革命

2014年10月8日，美國(guó)《外交》雙月刊則發(fā)表了題為《準(zhǔn)備迎接4D打印革命》的文章。作者牛津大學(xué)圣安東尼學(xué)院榮譽(yù)學(xué)者納伊夫?魯贊在文章稱(chēng)，4D打印的可能應(yīng)用是無(wú)窮的：數(shù)字化制造的真正前途在于第四度空間——打印根據(jù)編程隨時(shí)間而變化的物體。

3D物體是靜態(tài)的，需要人工控制，而4D物體能夠自動(dòng)對(duì)環(huán)境作出反應(yīng)，自行組裝、修補(bǔ)或變形。該領(lǐng)域的進(jìn)步將更多地依賴(lài)材料本身，而非打印技術(shù)。

4D打印，將科幻變成可能

基于4D打印技術(shù)的應(yīng)用，我們將很快能看到，科幻接入現(xiàn)實(shí)。

設(shè)想一下，我們生活的每一個(gè)城市的地下，都布著滿滿的地下管道系統(tǒng)。但是它們受容量固定、維護(hù)成本高昂，這一直困擾著每個(gè)城市的建設(shè)者。而伴隨著4D打印的到來(lái)，利用可編程的材料，每條管道都將能適應(yīng)變化的環(huán)境，通過(guò)擴(kuò)大或縮小來(lái)調(diào)整容量和流量；而且管道在受損時(shí)，還能自行維修或在報(bào)廢時(shí)分解。

再設(shè)想一下，4D打印技術(shù)應(yīng)用于國(guó)防工業(yè)的可能性。比如在美國(guó)，陸軍利用3D打印技術(shù)研發(fā)新裝備的事實(shí)，讓我們看到了更前沿軍事科技未來(lái)。顯然，4D打印技術(shù)的應(yīng)用，可以讓軍方制造出具有能適應(yīng)各種地形外殼的車(chē)輛，或能發(fā)現(xiàn)有毒氣體的制服。

更有神乎，應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域的4D打印，將大大改變現(xiàn)有的醫(yī)療狀況。在3D打印時(shí)代，我們已經(jīng)能夠利用3D打印的心臟、肢體骨架等，對(duì)人體衰老病變的器官進(jìn)行替換，由此讓人類(lèi)保持健康。而隨著4D打印的出現(xiàn)，無(wú)疑將給我們帶來(lái)更多可能的優(yōu)化方案。如心臟支架的更換，將不再需要“動(dòng)刀”了。

我們可以通過(guò)4D打印液態(tài)的支架，然后通過(guò)血液循環(huán)系統(tǒng)，將其注射入攜帶設(shè)計(jì)方案的智能材料，等其到達(dá)心臟指定部位后，再通過(guò)自我組裝成心臟支架。更有甚者，就如最新的科學(xué)研究所告訴世界的，人類(lèi)的DNA是可以修改的。先撇開(kāi)道德層面不談，通過(guò)對(duì)DNA的編輯，至少給人類(lèi)永保健康打開(kāi)了一扇窗。而4D打印將是打開(kāi)這扇窗的一把金鑰匙。

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)