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李易:不可思议的4D打印

导读: 不是你不明白,是世界变化快。当大多数国内对3D打印才刚刚有了一个朦朦胧胧的概念时,美国的科学家们已经在导演3D打印的升级版也就是4D打印了。

  不是你不明白,是世界变化快。当大多数国内对3D打印才刚刚有了一个朦朦胧胧的概念时,美国的科学家们已经在导演3D打印的升级版也就是4D打印了。

  关于4D打印,最近我也费了一些时间进行了粗浅的研究,结果发现4D打印这个东西真是不可思议的神奇。从学术上讲,4D打印就是用复合材料打印出来的物品会在打印出来之后依据打印之前的设置自我变形。

  这究竟是什么意思呢?在4D打印时代,如果我需要打印一个个性化的iPhone保护壳,我只要把相应的原材料放进水里然后等上一会儿,那些原材料就能按照我事先设计好的样子自动生成一个个性化的iPhone防辐壳。

  如果这个例子还不足以震撼你的话,我可以再举一个例子。比如城市里面埋在地下的水管在建造的时候已经固定了排水量,未来如果需要改动的话,按照传统做法就必须重新开始制造。但如果使用了4D打印技术,在最初建造水管的时候我们就可以把未来可能的扩充材料进行可塑性植入,将来一旦需要调整就不再需要重头再做了。

  大家一定觉得这是天方夜谭,但这就是正在发生的事实。4D打印之所以可以实现原材料自动成形,最关键的是记忆材料,这是一种无需打印机就能够让材料成形的革命性新材料技术,当然除了新型材料之外,4D打印还必须辅助新的软件,这种软件可以用于自我组装和可编程的模拟材料,实现设计的优化和材料的折叠。

  事实上一些软件公司正在开发基于云端的平台,为可编程物质的构建提供设计工具,这可以使建模、模拟和设计优化的过程变得非常的简单和快速。建模过程以前可能需要几周来完成,同时还要加上博士级别的设计能力,而如今这一切可能将在几秒钟之内轻松完成。

  和3D打印相比,4D打印将具为更大的发展前景。3D打印需要建模扫描,但是4D打印更加智能,原材料可以自动成型,这就大大简化了制造过程。

  4D打印让快速建模有了根本性的转变,与3D打印的预先建模然后使用物料成型不一样,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创作过程,让物体和机器一样可以自动创造,不需要连接任何复杂的机电设备。

  大家听到这里估计对于4D打印已经是云里雾里了,我想用美国麻省理工学院关于4D打印的一句经典描述作为今天分享的结尾:什么是4D?我们在3D的基础上提出了第四个纬度时间,我们认为随着时间的推移,静止的物体能够变形和适应新的环境。4D打印其实就是使用可编程的智能材料实现物体的自我组装。

  最后我还想再补充一句,作为一个科技工作者,我坚信在不久的将来,家具、自行车、汽车甚至我们住的房屋都可以通过4D打印制造出来。

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