4d打印原理

4d打印原理

所謂的4D打印，比3D打印多了一個“D”也就是時間維度，人們可以通過軟件設(shè)定模型和時間，變形材料會在設(shè)定的時間內(nèi)變形為所需的形狀。準確地說4D打印是一種能夠自動變形的材料，直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當(dāng)中，不需要連接任何復(fù)雜的機電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計自動折疊成相應(yīng)的形狀。

4D打印讓快速建模有了根本性的轉(zhuǎn)變。與3D打印的預(yù)先建模然后使用物料成形并不一樣，4D打印直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當(dāng)中，簡化了從“設(shè)計理念”到“實物”的創(chuàng)物過程。讓物體如機器般“自動”創(chuàng)造，不需要連接任何復(fù)雜的機電設(shè)備。為了充分應(yīng)用這一新技術(shù)，Autodesk公司的研發(fā)團隊進一步設(shè)計了新軟件Cyborg，可以用于自我組裝和可編程的模擬材料，實現(xiàn)設(shè)計的優(yōu)化和材料的折疊。

傳統(tǒng)而言，造物過程一般是，先模擬后制造，或者一邊建物一邊調(diào)整模擬效果。而通過硬件和軟件的緊密結(jié)合，4D打印顛覆了傳統(tǒng)的造物方式。

4D打印的流程是這樣的：首先對材料進行編程，使其能夠?qū)δ承┐碳ぷ龀龇磻?yīng)，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(zhì)中的粒子形成紐帶，可以，比如說，使材料打印帶將材料塑造成某種形狀。美國馬薩諸塞州技術(shù)研究實驗室總監(jiān)Skylar Tibbits表示，4D打印可以生產(chǎn)智能產(chǎn)品，它可以自動適應(yīng)外部變化，進行自我修復(fù)。比如，管道可以設(shè)計成能夠根據(jù)水流量進行膨脹或收縮的，或者在破裂時自我修復(fù)。自適應(yīng)或自修復(fù)技術(shù)也能在災(zāi)難救援或太空環(huán)境等惡劣環(huán)境中派上用場。

雖然4D打印在實驗室中已經(jīng)取得了成功，Tibbits最近研發(fā)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(chuàng)造真實的產(chǎn)品。沒有數(shù)據(jù)能夠顯示自適應(yīng)產(chǎn)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(xiàn)。如果4D打印能夠成功，它將給建筑和制造行業(yè)帶來革命性的改變，并引發(fā)大量失業(yè)。但現(xiàn)在，它還只能是美好的未來。