4D打印:計算機科學技術-中文百科頻道

簡介

4D打印概念源于美國麻省理工大學在TED2013大會大會上發布4D打印技術。4D打印并不是“第四維度”，按照Skylar Tibbits的概念來解釋，就是自我組裝，即材料自動變成為預設的模型，通過軟件設定模型和時間，變形材料會在指定時間之内變形為所需的形狀。

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。

原理

4D打印讓快速建模有了根本性的轉變。與3D打印的預先建模然後使用物料成形并不一樣，4D打印直接将設計内置到物料當中，簡化了從“設計理念”到“實物”的創物過程。讓物體如機器般“自動”創造，不需要連接任何複雜的機電設備。為了充分應用這一新技術，Autodesk公司的研發團隊進一步設計了新軟件Cyborg，可以用于自我組裝和可編程的模拟材料，實現設計的優化和材料的折疊。

傳統而言，造物過程一般是，先模拟後制造，或者一邊建物一邊調整模拟效果。而通過硬件和軟件的緊密結合，4D打印颠覆了傳統的造物方式。

評價

4D打印技術是 MIT 與stratasys教育研發部門合作研發的，這種無需打印機就能讓材料快速成型的革命性新技術使得有機構認為，4D打印不但能夠創造出有智慧、有适應能力的新事物，還可以徹底改變傳統的工業打印甚至建築行業。

意義

4D打印的流程是這樣的：首先對材料進行編程，使其能夠對某些刺激做出反應，比如冷、熱和濕度，再把這樣的材料用3D打印機打印出來。這些物質中的粒子形成紐帶，可以，比如說，使材料打印帶将材料塑造成某種形狀。美國馬薩諸塞州技術研究實驗室總監Skylar Tibbits表示，4D打印可以生産智能産品，它可以自動适應外部變化，進行自我修複。比如，管道可以設計成能夠根據水流量進行膨脹或收縮的，或者在破裂時自我修複。自适應或自修複技術也能在災難救援或太空環境等惡劣環境中派上用場

雖然4D打印在實驗室中已經取得了成功，Tibbits最近研發出一種材料，能夠自動折疊成箱子。但是，目前還沒有人用4D打印創造真實的産品。沒有數據能夠顯示自适應産品真正進入市場還要等待多少年，也不知道它能否取得編程中的表現。如果4D打印能夠成功，它将給建築和制造行業帶來革命性的改變，并引發大量失業。但現在，它還隻能是美好的未來。

技術影響

與之前3D打印概念相比，4D打印具備更大的發展前景。

因此，2013年2月28日，法爾勝盤中快速拉升封漲停，博雲新材、西部材料、聖萊傑、博威合金等午後跟風漲停，而推動這些個股漲停的最主要因素，就是突然熱炒的4D打印概念。

經濟影響

分析師稱該類個股多為遊資爆炒，多家公司并未涉及4D打印 3D打印技術尚不成熟，4D打印已風靡股市。經過數日遊資爆炒，4D打印概念股表現依然亮眼。多隻概念股昨日逆市上漲。概念股法爾勝連收三個漲停闆，收報5.15元，累計上漲33.42%，其工作人員表示公司與4D打印無關。分析人士認為，市場近兩年都熱衷于概念炒作，投資者應該把握好買賣時機。

所謂4D打印技術，是一種能夠自動變形的材料，該技術在2月底于加利福尼亞舉行的TED大會上展出，颠覆了傳統的造物方式，并引爆了A股的4D打印行情。因為前期市場對3D打印概念的炒作，中航重機一度在半個月内股價翻番，相關概念股均出現大漲，所以4D打印概念也令投資者熱情高漲。由于其關鍵技術在于記憶合金，和相關材料的上市公司因此受到遊資的青睐。

但多家上市公司都表示自己并非“4D打印概念股”。聖萊達、博雲新材和西部材料先後發布澄清公告，表示公司尚未開展與4D打印技術相關的任何業務及研發工作，也未與任何企業或研究機構就此事進行過接觸。記者昨日以投資者身份就此電話咨詢了相關上市公司，法爾勝、新開源、安泰科技均明确表示公司沒有接觸4D打印和生産相關材料，氯堿化工、有研矽股的電話則無人接聽。

博威合金則表示公司生産的材料與4D打印相關。其證券事務部工作人員告訴記者，公司生産的合金材料是4D打印技術的相關材料，但公司未接觸過相關的企業或研究機構。

盡管多家上市公司否認涉“4D打印”，但該類個股昨日表現依然亮眼。截至昨日收盤，法爾勝漲停，聖萊達漲3.67%，英力特漲2.92%。此前發布澄清公告的博雲新材和西部材料的跌幅逾5%。可見與之前爆炒的兩個交易日相比，概念股的漲幅已經收窄，有些個股已經開始下跌。

數據顯示，華泰證券股份有限公司江陰福泰路證券營業部昨日賣出法爾勝2035.39萬元，近三個交易日共賣出2454.37萬元；中信證券（浙江）有限責任公司嵊州時代商務廣場證券營業部、光大證券股份有限公司餘姚陽明西路證券營業部近三個交易日的賣出金額都在千萬元以上。

技術應用

美陸軍首席技術官格雷絲·博赫内克指出， 4D打印“延續了3D打印，并添加了變形維度”。其想法是，當處于不同環境下，比如水中或者極端溫度下，3D打印出來的部件的性能可以随之改變。博赫内克表示，防彈衣未來可能會采用4D打印技術。陸軍在過去十年中一直在努力滿足防護服的雙重需求——既有保護作用，又足夠的輕盈，不會給士兵增加負擔或限制動作。利用4D打印，科學家未來可能開發出輕薄小巧的防彈衣，便于儲存和攜帶，但也可以伸展開并提供全面的防護。