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可以“打印時(shí)間”的4D打印技術(shù)

時(shí)間: 曾揚(yáng)1167 分享

  利用智能材料的3D打印技術(shù)

  4D打印使用一種能夠自動(dòng)變形的材料。4D打印過程只需特定條件(如溫度、濕度等),不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備,就能按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀,它可以自動(dòng)適應(yīng)外部變化,進(jìn)行自我修復(fù)。

  4D打印顛覆了傳統(tǒng)的造物方式,具有全新的造物邏輯。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4D打印通過硬件與軟件的緊密結(jié)合,把產(chǎn)品設(shè)計(jì)通過打印機(jī)嵌入可以變形的智能材料中,在特定時(shí)間或激活條件下,無需人為干預(yù),也不用通電,便可按照事先的設(shè)計(jì)進(jìn)行自我組裝。

  行業(yè)尚屬起步階段,未來應(yīng)用潛力巨大

  4D打印技術(shù)誕生僅僅三年,但其自提出以來便受到廣泛關(guān)注,展示了它在工業(yè)、建筑、航天、醫(yī)療、藝術(shù)、娛樂、服裝、軍事等諸多領(lǐng)域巨大的應(yīng)用潛力,并在世界很多國家都取得了十分重要的進(jìn)展。作為開山鼻祖,美國這幾年始終致力于 4D打印的研究和應(yīng)用。其很多高校、科研院所和公司企業(yè),都在對 4D 打印進(jìn)行廣泛和深入的開發(fā),有了很多令人矚目的重要成果。

  多家公司企業(yè)正在對4D打印進(jìn)行廣泛而深入的開發(fā),未來行業(yè)增長情況樂觀。根據(jù)MarketsandMarkets發(fā)布的最新市場研究報(bào)告,到2019年,4D打印市場的容量將達(dá)到6300萬美元,而2025年這一數(shù)字將達(dá)到5.556億美元。據(jù)該公司預(yù)測,軍事與國防部門將成為4D打印市場整體增長的最前沿,2019年與軍工有關(guān)的應(yīng)用將占到的市場份額將達(dá)到55%,剩下的份額則會(huì)屬于航空航天領(lǐng)域。

  4D打印材料、設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)是決定未來技術(shù)突破的重點(diǎn)。打印材料,要開發(fā)適合 4D 打印的新型材料特別是智能復(fù)合材料;設(shè)計(jì)軟件,要為 4D 打印研發(fā)具有良好適應(yīng)性的計(jì)算機(jī)編程設(shè)計(jì)軟件。打印機(jī),制造專為4D打印所用的打印機(jī),能更好“領(lǐng)會(huì)”和實(shí)現(xiàn) 4D 打印意圖,能夠更好適應(yīng)打印環(huán)境和要求。

  重構(gòu)未來社會(huì)的黑科技

  4D打印帶來高端私人訂制,在家里打印屬于自己的“創(chuàng)新工廠”。4D打印出現(xiàn)后,其所改變的將不再只是私人訂制的問題,而是讓每個(gè)消費(fèi)者都可以實(shí)現(xiàn)自定義工廠、自主化生產(chǎn)。也就是說,未來我們要選用冰箱,將不再是直接購買一臺(tái)龐大的冰箱回家,而只需要購買核心的關(guān)鍵部件,甚至連關(guān)鍵部件都可以自己定義到4D打印機(jī)上進(jìn)行打印,通過不同種材料的打印之后,讓其在我們需要的時(shí)候,進(jìn)行自動(dòng)連接并組裝成為我們所設(shè)想和需要的那臺(tái)冰箱。

  4D打印將實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造集約化。在不久的將來,4D打印技術(shù)將徹底改變當(dāng)前制造與商業(yè)的業(yè)態(tài)形式;同時(shí)還將簡化工業(yè)制造中的多余繁瑣環(huán)節(jié),將浪費(fèi)降到最低,實(shí)現(xiàn)能源利用最大化。比如,運(yùn)用4D打印技術(shù)的飛機(jī),在面臨特定環(huán)境變化時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自我分解,以最為理想的狀態(tài)給乘客提供保護(hù);在航天方面也是如此,我們不再需要帶著組裝好的龐大設(shè)備進(jìn)入太空,只要帶上材料和4D打印機(jī),或是打印好的材料進(jìn)入太空即可。

  4D打印納米級(jí)的細(xì)胞,為人體內(nèi)派駐癌癥疫苗。通過打印這些納米級(jí)與人體細(xì)胞類似的藥物細(xì)胞,將相對應(yīng)的癌細(xì)胞病毒設(shè)置為介質(zhì)觸發(fā)源,然后將其注射到人體內(nèi)環(huán)境。那么,當(dāng)這些4D打印的“人體衛(wèi)士”細(xì)胞在體內(nèi)巡邏時(shí),一旦遇到癌細(xì)胞就能觸發(fā)形變,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的藥物釋放,從而將癌細(xì)胞病毒消滅,并隨人體代謝排出體外。

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