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4D打印技术能让物体“自行组装”
4D打印技术能让物体“自行组装”
作者:建平 编译 | 2013/3/26 16:48:36 | 浏览:949 | 评论:0

  2D打印技术是让信息在一个平面上得以表现,3D打印技术则让打印出来的物品成为有体积的立体物件。在此所讲的“4D技术”则是在前两者基础上再加上一个元素——时间,让打印出来的物品自己会动,比如能自我组装成为一个成品——当然,它并不是指被人为地移动,而是说它从打印机里一出来,就有了自主移动的能力。

4D打印技术能让物体“自行组装”
由上而下,能看出水中的4D打印物“自行组装”的过程

前景比3D更美好

  准确地说,4D打印就是用一种能够自动变形的材料,打印出某种物体,只需将其放入特殊的空间内,比如水中、阳光下,不需要连接任何复杂的机电设备,它就能按照产品设计,自动重组成相应的形状。

  该技术目前由美国麻省理工大学与Stratasys教育研发部门合作研发,是一种革命性的新技术。该研究成果于今年2月在美国加利福尼亚举行的“技术、娱乐、设计大会(TED大会)”上展出后,迅速被行内热炒。

  参与研究的第必茨教授认为,4D打印让快速建模有了根本性的转变,与之前3D打印概念相比,4D打印具备更大的发展前景。3D打印必须预先建模、扫描,之后使用物料打印出产品,而4D打印是直接将设计内置到物料当中,简化了从“设计理念”到“实物”的造物过程。

材料最关键

  4D打印最关键的一环是材料,比如“记忆合金”。不同的材料所需的使用环境与能量源也不同,比如有光敏感材料、热敏感材料等,有的甚至可以用声音或者震动来激活。

  麻省理工的自组装实验室展示产品的一段视频中,人们可以看到,这个神奇的技术让一根用特殊材料打印出来的长长的线型物,在水中迅速地进行自我组装,变成一个四方体。据演示者解说,这个过程并不像很多人想像中那么复杂,它只是使用了一种智能材料——说它“智能”也不意味着它有多“聪明”——这种材料的工作原理有些类似于海绵,在打印过程中,它的每一个结合点内部已被累积堆砌成多层,当它被浸泡到水中后,这些结合点便通过吸入水分的过程迅速膨胀,然后就能按事先设计好的形状开始伸展和弯曲,最终成形。

进入实用阶段

  打印的物品越复杂,其要求的结合点就会越多,其成形过程就像一个智能机器人在进行自我重组。目前来说,要用打印机打印汽车或者传输装置等大型的、复杂的物件还是不可能的,如何设计出更复杂的结合点,让这种特殊材料进行更复杂的自我组装,这方面研究进展其实相当缓慢。

  但第必茨教授说,目前公布的4D打印系统已经将这项技术改进到实用性阶段,已能制造比沙发小的物体,使用的智能材料也比过去更简单、更小、更廉价。而他们近期的研究重点是将4D打印技术应用于基础设施,如桥梁建设、管道搭建等过程。

  不管怎样,想像一下,如果以后我们去超市买回一张薄如纸片的东西,回家放在院子里,浇点水,然后坐在一旁喝杯茶,就能看到这张纸片已自动拼装成一张漂亮的桌子!这该有多惬意。

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