4D打印的5大特點(diǎn)助力智能制造成為新焦點(diǎn)

4D Printing（打?。┦侵赣每?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程物質(zhì)（通常為智能復(fù)合材料）作為打印材料，通過3D打印的方式打印（制造）出三維物體。該物體能隨著時間推移，在預(yù)定的激勵或刺激（如遇水、冷卻或者通電、光照、加熱、加壓）下，自我變換形狀、物理屬性（如結(jié)構(gòu)、形態(tài)、體積、密度、色彩、亮度、彈性、硬度、導(dǎo)電性、電磁特性和光學(xué)特性等）或功能等。

根據(jù)賽迪顧問的預(yù)測，正處于商業(yè)化邊緣蓄勢待發(fā)的4D打印市場，預(yù)計(jì)到2019年將達(dá)到6300萬美元，其中走在整體市場增長最前沿的國防軍工相關(guān)應(yīng)用的市場份額將達(dá)到55%；而到了2025年，4D打印市場將達(dá)到5.6億美元。在4D打印的用材方面，賽迪顧問預(yù)計(jì)到2019年，可編程碳纖維材料的市場份額將達(dá)到62%，占據(jù)4D打印材料市場的最大份額?？梢?，隨著3D打印從概念轉(zhuǎn)入生活化，4D打印的發(fā)展步伐也在日益加快，市場藍(lán)圖已經(jīng)徐徐打開。

圖1 2018-2025年全球4D打印市場規(guī)模預(yù)測（億美元）

特點(diǎn)一：大幅降低制造成本

目前擺在世界各制造業(yè)強(qiáng)國面前棘手的問題是如何里利用現(xiàn)代制造技術(shù)，降低生產(chǎn)復(fù)雜或者個性訂制工業(yè)產(chǎn)品的制造和裝配價格。無論是基于工業(yè)4.0或者先進(jìn)制造技術(shù)，生產(chǎn)高復(fù)雜度、高個性化產(chǎn)品甚至?xí)霈F(xiàn)隨著部件的復(fù)雜程度加工裝配費(fèi)用同比例上漲的現(xiàn)象。而在4D打印技術(shù)支持下產(chǎn)品制造，部件與產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的難易程度將變得不再重要，因?yàn)橥ㄟ^對整體產(chǎn)品不同部件進(jìn)行的一體化打印，以及可變形自組裝，將讓組裝成本化整為零，由此最大幅度地降低產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本。

特點(diǎn)二：降低制造技術(shù)門檻

當(dāng)前的制造不論是簡單或復(fù)雜，都在一定程度上對生產(chǎn)工人提出了專業(yè)和熟練要求。尤其是一些專業(yè)性要求高的制造領(lǐng)域，其對于工人的專業(yè)技能和熟練程度都提出了較高的要求；而且技術(shù)的培養(yǎng)也都是需要經(jīng)過多年的訓(xùn)練和沉淀的，中間還存在所培養(yǎng)技術(shù)人才流失的較大風(fēng)險。4D打印技術(shù)的應(yīng)用，大大降低我們對于復(fù)雜制造部件的專業(yè)技能要求，并且可以幫助我們承擔(dān)相當(dāng)部分的“高難度”工藝制作，從而有效降低制造的專業(yè)門檻和人才流失風(fēng)險。

特點(diǎn)三：有效減化制造流程

大部分的產(chǎn)品通常都是由多個零部件組裝而成的，而不同零部件則需要不同的設(shè)備為其配套制造。所以對于廠家來說，這不僅占據(jù)了較大的場地空間，投入成本也是水漲船高。4D打印技術(shù)則全然不同，它只需要一臺打印機(jī)，根據(jù)不同的材料以及用戶所設(shè)定的不同部件形態(tài)直接打印不同的部件或整體產(chǎn)品。若是部件打印，則可以通過自我驅(qū)動組裝。

特點(diǎn)四：大幅提升產(chǎn)品良率

傳統(tǒng)制造企業(yè)最常規(guī)的生產(chǎn)制造考核指標(biāo)就是對不良產(chǎn)品生產(chǎn)率的控制，這也是決定著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵指標(biāo)。在4D打印時代，不良率這個名詞在生產(chǎn)制造過程中或?qū)⒆呦驓v史的終結(jié)，而決定著產(chǎn)品能否滿足用戶需求的關(guān)鍵將被轉(zhuǎn)移至設(shè)計(jì)端。也就是說未來決定產(chǎn)品是否合格的關(guān)鍵要素不再是制造環(huán)節(jié)，而是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由設(shè)計(jì)師決定。

特點(diǎn)五：有效提升材料的選擇范圍

對當(dāng)今的制造技術(shù)來說，將不同原材料結(jié)合成單一產(chǎn)品是件比較困難的事情，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的制造機(jī)器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。盡管多種材料的混合注塑在一些領(lǐng)域已經(jīng)被應(yīng)用，但其成本與不良率都相對較高。4D打印技術(shù)的出現(xiàn)將讓這一現(xiàn)象得到改變則不同。在4D打印的過程中，我們可以將多種不同材料通過同一臺設(shè)備進(jìn)行混合打印，不論是塑料、金屬或是其他的合成材料，這也就意味著在不久的將來一臺完整的可變形汽車將直接通過打印的方式生產(chǎn)制造出來。