4D技术

4D技术是相对于3D技术而言，2013年2月26日，在美国加州举行的娱乐和设计大会上，麻省理工学院建筑系自组装实验室专家斯凯勒·蒂比茨，向世人展示了“梦幻”般的4D智慧：只见一根看似普通、由3D打印机打印出来的新型复合材料管被缓缓置入水中，随着时间推移奇迹发生了，那静置在水中的细管，竟像一条经过冬眠的蛇慢慢苏醒、移动、旋转，最终形成了正四面体形态。
目录

    1 设计原理
    2 原理介绍
    3 应用范围

设计原理

所谓“4D智慧”，就是在传统3D打印技术中再加入“时间”变量，不仅包含3D的长、宽和高3个维度，更增加了一个时间维度，使打印出的物体可以随着时间推移在形态结构上自我进行智慧调整，最终自动达到预先设计要求。
原理介绍

目前利用3D技术已可以打印出从食品面包到军械枪弹等各种新产品。但4D打印又与3D打印有所不同，4D打印最显著的特点和优势是：所打印的产品会随着时间的变量，按照预先设定的模式和要求，自动重塑形态结构，即在指定的时间形成所需要的形状。例如，输水管道可以根据水流量的大小而自动调节管径，可利用自行起伏波动将水流输送到指定地点；汽车会根据车内温度自动打开散热孔盖散热；家具可根据路途自行设定组装时间，或按照需要将购回的家具进行重组。
4D智慧重在利用计算机软件，并将相关设计思想直接内置于材料当中，同时赋予其按需求改变形状的能力，所产出的物品如同智能机器人一样，无需外接任何设备，就能实现“自动适应”“自动调节”和“自动创造”。
4D技术需要静止的和活动的两种材料。静止材料奠定了物品的几何结构，而活动材料包含了促使物体变形的能量和信息，成为可编程材料，成为一种高科技智能材料。
4D变形功能可谓应用潜力无限，适用领域广阔：从军用到民用；从日用消费品生产到生物医学实践；从航天工业到体育娱乐，可谓无所不及，未来将被应用到生产和生活各个领域。
应用范围

4D技术在军事应用领域更具潜力：不便携带的装备和武器弹药，打印出设定好程序的材料，运抵战场或敌后再自行组装；会自动变形的坦克和装甲车辆，可根据地形适时隐蔽和保护自己；野外应急作战用的帐篷甚至能够自动适时展开与撤收；从一定意义上讲，秘密特工尤其对4D技术需求会更大，完全可将设计好的武器、装备与用具，在敌眼皮底下携带和运送。[1]

参考资料

        1.4D技术军事领域潜力大：坦克可自动变形隐蔽  ．新浪网[引用日期2014-01-9]

http://baike.baidu.com/link?url=srWBR1R84X0aoBkrrVuC41CZISbZgCvp324NSeGq6JdI2KMxY_K9LcpQQb0NIfp21NZvM6HzG8dSfbvccDCmCK   所谓的4D打印，比3D打印多了一个“D”也就是时间纬度，人们可以通过软件设定模型和时间，变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。准确地说4D打印是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。4D打印最关键是记忆合金。4D打印由MIT与Stratasys教育研发部门合作研发的，是一种无需打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术。大小形状可以随时间变化。

中文名

4D打印技术

外文名

4D printing technology

释义.

一种能够自动变形的材料.

发明者

麻省理工学院的自组装实验室

介绍

所谓第4维度指的是时间，该技术就是让物体随着时间的推移，自我进行变化。例如家具可以自行组装。这种技术需要一种可以创造多层材料的特制3D打印机，水作为材料打印出后进行扩展的能量来源。该技术仍面临诸多难题。

背景 意义

所谓的“4D打印技术”，是一种能够自动变形的材料。把这种可自动变形的材料放入水中，它就能按照产品的设计自动折叠成相应的形状。这项技术由麻省理工学院的自组装实验室开发和明尼苏达州和以色列合资的一家3D打印机制造商斯特塔西有限公司合作开发。4D打印不但能够创造出有智慧、有适应能力的新事物，还可以彻底改变传统的工业打印甚至建筑行业

设计原理

这个非常棒的概念就是创造出一种能够在被打印出来之后发生改变的物体，而且它们能够进行自我调整。打印不再是创造过程的终结，而仅仅是一条路径。Tibbits在一场采访中说道：“我们想要说的就是，你设计出产品并且打印出来，而它能够进化。它就像在材料中植入了智慧。”

4D材料

麻省理工学院研发的自动变形材料更加高科技，它就像是拥有自我意识的机器人（300024），科学家通过软件完成建模和设定时间后，变形材料会在指定时间自动变形成所需要的形状。视频中，一根多串的PVC复合材料管在水中完成了自动变形，过程中没有使用打印机器。 据悉，视频中演示使用的复合材料是由美国科技公司Objet Connex提供。公开信息显示，Objet Connex主营3D打印，其3D打印机的特点是其对于光敏树脂的处理，使得3D打印机能在14种不同材料的单一打印部件上打印。PVC糊树脂是光敏树脂的原材料，生产PVC糊树脂的A股上市公司英力特（000635）在互动易平台表示，从理论上讲，PVC糊树脂可以作为3D打印的耗材，如果有企业从事 3D打印生产业务的话，现有技术可以将PVC糊树脂加工为光敏树脂。氯碱化工（600618）的证代同样表示，由于PVC糊树脂应用广泛，不排除其可以作为3D打印的耗材。
　　4D打印视频中复合材料的表现与记忆金属看起来有一丝相似，但却完全不同。从项目的介绍中可以发现，复合材料是通过 Autodesk新研发的软件Cyborg，对于材料进行编程模拟（Tibbits在Ted的演讲第二部分还展示了材料在空气中通过甩动而自动变形，使用了同样的复合材料），使得材料按照预先设定好的时间形状变形，照Tibbits的话说：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。基于Objet Connex在3D打印上的表现，Tibbits的4D打印所采用的即是通过3D打印完成材料建模，同时在刷树脂的过程中用芯片或塑形变化等达到使材料特定时间完成形变的目的。

实用阶段

尽管Tibbits在过去已经创造了4D打印技术原型， 但是他公布的系统已经将这项技术改进到实用性阶段，使用的智能材料比过去他创造的更简单、更小而且更廉价。它也能够被用于多种类型的材料，而不是像3D打印机一样单单只限于一种塑料。Tibbits告诉TED的观众道：“这就像是没有线和电机的机器人。”

研究进展

为了利用这种进化的4D打印技术的实用性，Tibbits和他的新麻省理工学院实验室将与私人公司合作研究实际应用，比如说家具制造以及最终的宇宙航天和建筑领域。Tibbits说道：“想象一下如果水管能够膨胀或者收缩，或者甚至起伏波动来自动传送水流。”考虑到 Tibbits的研究所处的阶段，4D打印最适合于比沙发小的物体，但是他希望在未来找到打印更大物体的方式。他说道：“我们才刚刚摸索到这项技术的表层。”^[1] 

1.    4D打印技术问世 可创造出“智能化”的物体  ．腾讯网[引用日期2013-03-1]