歷經4年風雨 4D列印結出累累碩果

【中國智能製造網 智造快訊】3D列印技術興起未久，便經歷了一場真真切切的「變形記」，衍生出了4D列印。不覺間，4D列印技術已經誕生4年有餘。相信這項省略了機器製造環節的顛覆性技術會與3D列印一道，對未來的製造業以及其他行業產生更多的積極影響。

歷經4年風雨 4D列印結出累累碩果

3D列印技術興起未久，便經歷了一場真真切切的「變形記」，衍生出了4D列印。兩項接踵而至的新技術並肩發展，不斷推陳出新，讓人應接不暇。不覺間，4D列印技術已經誕生4年有餘。下面就讓我們一起來看看，在初生的這幾年裡，4D列印走過了怎樣的成長之路。

2013年2月25號，在美國加州舉辦的TED 2013大會上，美國麻省理工學院(MIT)自動化實驗室創始人斯凱拉·蒂比茨通過一個完整的實驗向與會者展示了4D列印技術，首次提出了4D列印的概念(4D，即在3D基礎上增加「時間」這個維度)，標誌著4D列印的誕生。這項技術由麻省理工與Stratasys教育研發部門合作研發，具體來說，是把一種可自動變形的材料放入水中，它就能按照產品的設計自動摺疊成相應的形狀。

同年10月，美國科羅拉多大學便緊隨麻省之後，與新加坡科技設計大學合作，推出了新的4D列印技術。這兩所高校的科研人員製造出了可以基於不同的物理力學原理自動變形的複合材料，從而對蒂比茨的4D概念進行了擴展。

麻省理工作為4D列印的發源地，很快便取得了新的進展。2014年5月，來自MIT的設計師已經開始將去年剛剛誕生的技術應用於實踐。他們構思用4D列印技術造裙子，它可被壓縮成一團，一受刺激就可攤開成合身的長裙，買家更可自行將之用3D技術列印出來。

時間來到2015年，又一所美國高校——西北大學開始進軍4D列印領域。該校從美國國防部多學科大學研究計劃項目中獲得為期5年850萬美元的資助，重點開發下一代印刷技術——4D印表機。該項目一旦成功，將被用來構造化學、材料科學和美國國防有關領域研究的新器件，可能會產生新的化學和生物感測器、催化劑、晶元設計和特別材料。

2016年可以說是4D列印在我國落地生根的一年。這年3月，我國第四軍醫大學西京醫院聯合西安交通大學為一位氣管軟化性狹窄患者製作了4D列印氣管外支架，並順利完成了植入手術。這個4D列印支架在未來2到3年內會逐漸降解被人體吸收，免除了患者二次手術取支架的痛苦。同年9月，該院再次聯合西安交通大學，應用4D列印可降解氣管外支架，為出生僅5個月的患兒實施複雜先天性心臟病、雙側支氣管嚴重狹窄手術治療，打通了生命通道。這次用4D列印技術救治嬰兒複雜先天性心臟病合并雙側氣管嚴重狹窄的手術在國際上尚屬首次。

今年以來，4D列印的新技術更是不斷湧現。3月，美國達特茅斯學院的研究人員用輪烷類化合物開發出一種超強的智能材料，並利用3D列印技術，使之成為一種納米級的4D列印材料——聚合物晶格立方體，能舉起15倍於自身重量的物體。4月，美國喬治亞理工學院、新加坡科技設計大學和我國西安交通大學的研究人員通過多材料3D印表機列印形狀記憶高分子層來製作物體，這一新方法大大簡化了過程並增加了4D列印的潛力。同月，美國國家航空航天局開發出了列印金屬材料的幾何結構和功能的4D列印技術，並計劃將其應用於太空探索……

可以看到，自4D列印技術問世以來，其研究與開發活動主要還是在它的誕生地美國進行。我國目前也已有高校參與4D列印技術的研發，並且國內已有了成功的醫學應用案例，正等待著更多科研機構的關注與探究。相信這項省略了機器製造環節的顛覆性技術會與3D列印一道，對未來的製造業以及其他行業產生更多的積極影響。

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