还在为 3D 打印出来的房子、车子啧啧称奇吗？那你就 out 啦，更加神奇 4D 打印技术已然面世。它可以让物体“活”起来。

　　4D 打印：时间打印

　　从 2D 到 3D 再到 4D，每一级都增加了一个 D，即打印出来的物体增加了一个维度（dimension）。人们都接触过 2D 打印，比如在平面的纸上打印文档，3D 打印则是加上了一个立体的维度，可以打印立体的物体，而 4D 打印增加的维度，则是时间。

　　4D 打印就是把产品设计通过 3D 打印机嵌入可以变形的智能材料中，在特定时间或激活条件下，无须人为干预，不需要连接任何复杂的机电设备，便可按照事先的设计进行自我组装。通俗一点的说法即，4D 打印能够打印出随时间变化而改变的物体。

　　举个例子，未来，利用 4D 打印技术打印出来的椅子最开始可能就是一块方便运输的平板，但只要给予适当的条件并加以等待，这块平板就能够自己变身成我们所习惯的椅子；而利用 4D 打印技术打印出来的鞋子能够适应不同的脚型改变大小，而且能够根据不同的场景改变形状，比如下雨天自动变成雨鞋等。

　　技术进展

　　在微观世界，这种自我组装的技术并不罕见，比如蛋白质分子按照基因密码的预先设定，组合形成各种细胞和组织。而 4D 打印技术便是将之宏观化，其中对其作出最大贡献的，是麻省理工学院自组实验室的 Skylar Tibbits，他也是公认 4D 打印的发明者。

　　最开始的时候，Skylar Tibbits 用 3D 打印机设计了一组由嵌入式磁铁制成的零散部件，将部件扔进烧瓶里，用力摇晃，瓶中的部件就像有了生命一样，自动组装成了一个病毒的 3D 模型。

　　几个月后，Skylar Tibbits 见到了 3D 打印巨头 Strasys 公司负责人，他们刚刚发明了一种可以在水里变形的高分子聚合材料。借助软件设计，Tibbits 将这种可延展的材料和其他一些材料混合，打印出了一根细细的小棍，并拿着同样的小棒参加了 2013 年的 TED，将这根小棍放入热水中后，小棍按照事先设计好的组装方案，慢慢扭曲变形成麻省理工学院的缩写字母“MIT”。

　　2022 年 1 月，在美国 CES 消费电子展上，Tibbits 利用模型设计软件设定的时间和组合样式，让 2279 块 3D 打印机打印出来的三角模块，在水中慢慢自合变形成了一件镂空的连衣裙。此外该裙子就解决了不合身的问题，并且会根据穿戴者的体型情况进行自我改变。此外，其还可以自动变化造型，并随人体形态而变化，即使变胖或变瘦，4D 裙也不会不合身。

　　Tibbits 和他的团队还打印出了世界上第一双 4D 鞋，可以根据人脚的形状和大小自我调节，附有弹性的材料可以让制鞋的成本缩减到最小。

　　此外，澳大利亚伍伦贡大学电子科学 ARC 实验中心也是 4D 技术的重要引领者，他们在不断的测试中寻找各种刺激下影响的合成物质，目前已经取得许多重大进展，已经应用于医疗、军事、汽车和机器人制造。

　　美国军方也已经投入重金在美国三大高校研制自组装武器和工具，尤其是材料的 4D 打印自伪装技术。并在先进的战斗机上运用了 4D 打印的油路，现在空中客车公司也准备将这种技术引用到民用客机上。

　　4D 打印的影响

　　4D 打印直接将设计内置到物料当中，简化了从“设计理念”到“实物”的造物过程。让物体如机器般“自动”创造，不需要连接任何复杂的机电设备，能够创造出有智慧、有适应能力的新事物。4D 打印，将改变社会生产方式。

　　未来，大部分的商品将不需要借助于工厂进行生产，而是依靠 4D 或 3D 打印机打印。用户可以根据自己的想法打印各自所需要的产品，当然也可以将自己的一些创意通过产品的形式打印出来，并借助于信息工具完成传播、交易等。而到那时个人用户所扮演的角色是一种多元的角色，既是消费者，也是用户，也是生产者。

　　而如今的商超与电商平台到那时将失去存在的必要。

　　4D 打印技术瓶颈

　　虽然 4D 打印的优点和前景是显而易见的，但想完全实现却也是困难重重。

　　首先，“催化剂”的问题。在 Tibbits 团队的实验以及之后一些 4D 打印技术研发项目中，所有触发变形材料变形的“催化剂”，都是水。水作为“催化剂”虽然很常见，成本也很低，但 4D 打印技术要想进一步普及，就必须开发出更多的“催化剂”，比如声、光、电、热、震动，这样 4D 打印的适用范围才能足够大。这就需要开发出种类更丰富的智能材料，不仅能响应水的刺激，也能够响应其他的外部刺激。

　　其次，4D 材料在刺激过程中的刺激量是多少，刺激时间是多少，专家目前都无法做到定时定量的答复。

　　然后，3D 打印本身也是难题，目前大多数 3D 打印机规模相对来说都很小，如果要打印一栋大楼，就必须使用大型材料，以及高精度且可靠性较高的大型 3D 打印机。这种 3D 打印机并非不能制造出来，但以现在大型 3D 打印机动辄数百万元的成本，制造适合 4D 打印的 3D 打印机，造价将非常昂贵，在成本上不可能达到普及应用的水平。

　　此外，时间也是 4D 打印的一大敌人，Tibbits 最初让小棍变成“MIT”的实验，花费了近 1 个小时，打印那条镂空连衣裙则用了 48 个小时，以此计算，打印一栋大楼，需要多少小时？另外，变化过程也非常缓慢，如何加速这个变化过程？

　　还有，4D 打印的成品如何再回到打印前的形状，如一个 4D 打印桌子，如何让它再回到平面状态，便于携带？

　　最后，变形后稳定性也是问题，比如，4D 打印的椅子可以自成形变成椅子，但是面对后期的磨损和折损，4D 打印椅就不能继续保持良好的椅子形态，这是技术上的障碍之一。

　　与已经开始应用的 3D 打印技术相比，4D 打印技术仍处于概念阶段，诸多技术瓶颈仍然没有有效的解决方法。但在 20 多年前，3D 打印也同样被认为是一个科幻概念，而如今，它已经被大范围地应用于生产生活当中。

　　4D 打印从概念变成现实这是注定的，而悬念仅在于其何时才能真正普及。

　　本文 我们来说说 4D 打印，它是如何让物体“活”起来的？来自动点科技.