第五节　4D打印崭露头角—— 创造出“智能化”物体

4D打印准确地说是一种能够自动变形的材料，只需特定条件（如温度、湿度等），不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动改变成相应的形状。4D打印最关键的是“智能材料”。

智能材料其实也是功能性材料的一种，它可以随着时间、温度等外部环境的改变而发生变化。

4D打印就是在3D打印的基础上增加“时间”因素，让打印出的物体的形状能随时间变化，使“打印”不再是创造过程的终结，而是一条创造路径。犹如产品能够“进化”，4D打印出来的物件，不再只能以固定的形态存在，而是可以根据设定的时间，在一定条件的触发下，自动发生形状的改变，如图1-14所示。

图1-14　4D打印出的物品按设定时间发生形变

4D打印的流程：首先对材料进行编程，使其能够对某些刺激做出反应，如冷、热和湿度，再把这样的材料用3D打印机打印出来。4D打印延续了3D打印，并添加了变形维度。

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、扫描，然后使用物料成型不同，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。

4D打印的意义非常深远。它把人工参与的部分集中在前期设计，然后让打印出来的物体进行自我制造和调整，这样一来，就像把“智慧”植入材料当中一样。不过，4D打印技术非常复杂，目前也只能打印可以自动变形的条状物体，接下来的研究目标是片状物体，然后才是其他更加复杂的结构。

4D打印中复合材料的表现与记忆金属看起来有一些相似，却完全不同，复合材料是按照预先设定好的时间形状变形，让物体如机器般自动制造，而不是先设定好物体然后再制造。而记忆金属则是在特定外部条件下回归原来的形状，即物体已经被设定完成，而不是被制造。与3D打印需要建模、扫描不同，4D打印更为智能，物料可自行创造，简化了打印过程。4D打印所采用的是通过3D打印完成材料建模，同时在制作复合材料或刷树脂的过程中，用芯片或塑形变化等手段，达到使材料能在特定时间完成“形变”的目的。