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标题: 每个妈妈都是4D打印机？ [打印本页]

作者: iCAx开思网 时间: 2015-5-4 10:34
标题: 每个妈妈都是4D打印机？
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打印概念和技术却鲜有人说道。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46XX。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（SkylarTibbits）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。

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。

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