4D打印技术 和3D的有什么区别？（转载）

11莫凡

3D打印相信大家都不陌生了，也即大家常说的“增材制造技术”。但或许你不知道的是一项来自未来的新科技 ——4D打印正在兴起。那么它和3D打印有什么区别，又有哪些优势呢？今天跟随我一起来了解一下吧。

1. 什么是4D打印 从根本上说，4D打印是对3D打印的一种革新，用特殊的材料打印出可改变形状的物体，其在某种诱发因素下（如温度、光线、水或其他环境刺激等）可以将自身转变成另一种结构的过程。4D打印通过将技术和设计结合起来，利用自组装和可编程材料技术，将重塑建筑、制造、产品组装和性能。

2. 4D打印与3D打印的区别 显然，4D打印比3D打印多了一个“D”。这意味着什么，为什么它会给技术带来这么多的附加价值？3D打印是关于重复一个2D结构，在打印路径中一层一层，从底部到顶部，一层一层，直到创建一个3D体。4D打印被称为随时间转换的3D打印。这里第四个维度被加入：时间。因此，4D打印技术在3D打印技术上的重大突破在于它能够随时间改变形状。这种材料随外界因素的变化，我们称之为“可编程材料”，从而一个非生命体也可以变得随着时间改变它的三维形状和行为。

3. 4D打印如何工作4D打印技术使用商业3D打印机，输入是一种“智能材料”，可以是水凝胶，也可以是形状记忆聚合物。智能材料由于其热机械性能和其他材料性能，被赋予了形状变化的属性，区别于普通3D打印材料（3D打印出来通常是刚性的静态物体）。

4. 4D打印优势

可改变尺寸大小

4D打印最明显的优势是，通过计算折叠，可以打印比打印机更大的物体。由于4D打印对象可以改变形状，可以收缩和展开，当物体太大时，可以压缩到他们的二次形式进行3D打印。

新材料=新特性

4D打印技术的另一个优势是利用了新型材料。4D打印将引发新材料的革命。到目前为止，我们已经看到了多材料形状记忆聚合物的实验。这种形状记忆聚合物将类似于量身定裁，将是非常重要的健康产业。例如，我们可以制造一种装置，当病人的病情恶化时，它可以改变形状释放药物。

5. 4D打印潜在应用

从前面的介绍，我们可以知道4D打印将会有很广泛的应用空间。下面一些例子或许能帮你更好的理解这一科技。

- 自我修复管道系统

4D打印在现实世界中的一个潜在应用是管道系统的管道，它可以根据流量和水的需求动态改变其直径。如果管道破裂或破裂，它们可能会自动愈合，因为它们能够根据环境的变化做出相应的改变。

- 自组装家具

由于3D打印家具受打印机大小的限制，4D打印可以打印一块平板，只需在上面加水或加光就可以把它卷成椅子。

- 极端环境中大型打印

4D打印在大型项目中会更有用。例如，在极端环境中，如太空，它可以有非常有前途的应用。在空间方面，目前建筑的3D打印过程会导致一些成本、效率和能源消耗方面的问题。因此，4D打印材料可以利用其可变形的形状，而不是使用3D打印材料。他们可以提供建造桥梁、庇护所或任何类型的设施的解决方案，因为他们会自己建造或修复自己，以防天气破坏。

- 医疗行业

另一方面，想象4D打印被应用到一个非常小的规模，如医疗部门。4D打印蛋白质可能是一个伟大的应用，比如自我重新配置组装蛋白质。4D打印在医疗领域的另一个应用可能是定制送达。程序化的支架会在人体中散开，当它们到达目的地时，它们会打开。

- 时尚

4D打印也可以改变时尚的面貌。麻省理工学院的自组装印刷实验室正在研究4D技术的潜在应用。其中一个想法是衣服可以根据天气或活动而改变。例如，当你开始跑步时，鞋子可能会改变形状，为你提供更好的舒适性。

[注]：本文源自一篇英文科技文章的翻译，原文参见：https://www.sculpteo.com/en/3d-learning-hub/best-3d-printing-articles/4d-printing-technology/ 如有侵权请告知删除。