第五節　4D打印嶄露頭角—— 創造出“智能化”物體

4D打印準確地說是一種能夠自動變形的材料，只需特定條件（如溫度、濕度等），不需要連接任何復雜的機電設備，就能按照產品設計自動改變成相應的形狀。4D打印最關鍵的是“智能材料”。

智能材料其實也是功能性材料的一種，它可以隨著時間、溫度等外部環境的改變而發生變化。

4D打印就是在3D打印的基礎上增加“時間”因素，讓打印出的物體的形狀能隨時間變化，使“打印”不再是創造過程的終結，而是一條創造路徑。猶如產品能夠“進化”，4D打印出來的物件，不再只能以固定的形態存在，而是可以根據設定的時間，在一定條件的觸發下，自動發生形狀的改變，如圖1-14所示。

圖1-14　4D打印出的物品按設定時間發生形變

4D打印的流程：首先對材料進行編程，使其能夠對某些刺激做出反應，如冷、熱和濕度，再把這樣的材料用3D打印機打印出來。4D打印延續了3D打印，并添加了變形維度。

4D打印讓快速建模有了根本性的轉變。與3D打印的預先建模、掃描，然后使用物料成型不同，4D打印直接將“設計”內置到物料當中，簡化了從“設計理念”到“實物”的造物過程，讓物體如機器般“自動”創造，不需要連接任何復雜的機電設備。

4D打印的意義非常深遠。它把人工參與的部分集中在前期設計，然后讓打印出來的物體進行自我制造和調整，這樣一來，就像把“智慧”植入材料當中一樣。不過，4D打印技術非常復雜，目前也只能打印可以自動變形的條狀物體，接下來的研究目標是片狀物體，然后才是其他更加復雜的結構。

4D打印中復合材料的表現與記憶金屬看起來有一些相似，卻完全不同，復合材料是按照預先設定好的時間形狀變形，讓物體如機器般自動制造，而不是先設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的形狀，即物體已經被設定完成，而不是被制造。與3D打印需要建模、掃描不同，4D打印更為智能，物料可自行創造，簡化了打印過程。4D打印所采用的是通過3D打印完成材料建模，同時在制作復合材料或刷樹脂的過程中，用芯片或塑形變化等手段，達到使材料能在特定時間完成“形變”的目的。