3D打印演变为4D:这就是到目前为止我们所知道的

您肯定听说过3D打印,这是一种使用塑料,混凝土甚至是钢铁等材料打印物体的过程。但是您是否知道这项技术自1970年代就已经存在?

也许更令人惊讶的是,我们很快将进入该技术的下一阶段:4D打印。

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很难相信这项技术已经存在了这么长时间,更不用说我们已经自然地进入了其发展的下一阶段,但这是事实。那么,什么是4D打印?它与3D打印有何不同?

什么是4D打印?

如果将其分解,则4D打印本质上与3D打印相同。您仍在使用增材制造功能使用功能强大的打印机创建对象,这些对象仍使用相同的基本材料构造而成,并且外观看起来相同。

区别在于这些对象是如何制造的对象随时间变化。

本质上,4D打印涉及使用最终会改变材料的对象来创建对象-有时是在对各种特性或触发器做出反应之后,有时是自己改变。

通过使用形状记忆合金等技术,成品可以完全改变或改变形状。例如,用形状记忆合金制成的物体会在温度变化后发生变化。

这项技术在纸上看起来似乎并不有趣,而且其用途也可能一目了然,但其应用却是彻头彻尾的创新。

4D打印有什么用途?

4D打印可用于创建自适应对象,类似于自适应Web设计,以适应周围环境。

4D打印概念创建者Skylar Tibbits通过描述一对4D打印运动鞋:

“如果我打篮球,[运动鞋]会更适应我的脚踝。如果我在草地上玩,它们应该会长出防滑钉,或者在下雨时变得防水。当然,这并不代表鞋子会了解您正在打篮球,但是它可以告诉您脚所施加的能量或力量类型。它可以根据压力进行转换。

他认为,我们应该能够创造出能够适应和变化以满足我们需求的物体。这可以通过用对某些触发器或环境变化有反应的材料来制造运动鞋来实现。

该技术的另一用途是使较大的物体(例如遮蔽物或帐篷)更易于携带。当您需要设置对象时,可以按需扩展它。

最近,美国陆军实际上已向哈佛大学,匹兹堡大学和伊利诺伊大学授予了一笔赠款,以探索这一想法。

4D打印对象可以通过将其暴露在压力变化,湿度和温度变化,表面变化,力变化等条件下进行调整。同样,通过使用对这些特性有反应的材料也可以做到这一点。

这也解释了为什么4D打印仍处于起步阶段,并且在很大程度上被认为处于概念或实验阶段。已经有4D打印的对象,但是我们在这里谈论的那种高级创作还不可能。

何时4D打印将成为主流?

很难说消费者可以期望在家中使用4D打印技术需要多长时间(类似于现在的3D打印)。一个主要障碍涉及4D打印对象所需的材料。

在4D打印过程中创建的“智能"对象由多种材料组成,这在家里很难复制,至少在这个阶段。

哈佛大学材料科学家詹妮弗·刘易斯(Jennifer Lewis)对此做了最好的解释:

“探索4D打印的活跃研究团队需要将多种材料一起打印,而一种材料可以保留下来

我们敢打赌,大多数人没有工具或资源来在家中创建多材料组件。现在,我们只需要等待,看看科学界会提出什么。

4D打印的未来还不确定

4D打印无疑听起来像是很酷的新事物时代的技术,很多人会喜欢使用。但是,是否有足够的需求和足够的人能够实际使用这项技术,以使这项技术起步呢?

现在说这还为时过早,但是技术是否以我们期望的方式成功推出,那么答案是绝对可以。一旦4D打印完美,世界将看到物体和小工具的设计和制造方式发生巨大变化。

借助3D打印,从医学专业人士到建筑师和设计师的每个人都发现了这项技术对他们的日常生活有用。您对4D打印感觉如何?

图像积分:Alexander Tolstykh的3d打印机,通过Shutterstock,Kaique Rocha,CSM Library,CSM Library,Financial提供。 Times和Schezar

标签: 3D打印 未来学 技术