千讯咨询发布的《中国打印市场发展研究及投资前景报告》显示,伟大的事业终归源于不懈地努力和默默地付出。在经过了反复钻研和不断探索之后,我国4D打印技术研发取得了新进展。大家都知道,3D打印是指我们构建一个3D的数字化模型,通过一层一层材料堆积的方式,构建一个三维的结构材料。4D打印一般是指用于3D打印的材料,在水、电、光、热等一定条件的刺激下,发生可以编程的自主变形。
与3D打印相比,4D打印增加的就是时间维度。客观地讲,4D打印所具有的优势也十分明显。首先,在打印薄壁结构或格子结构时,4D打印可以最大限度地节省材料、缩短制作时间。其次,4D打印技术是将3D打印技术与智能材料结构结合起来发展出的新技术,4D打印技术可改变传统的“机械传动+电机驱动”的模式,使物体在人体器官、地下管道、航天器等难以接触到的地方进行自我组装。
而4D打印产品制造的实现,离不开相应的材料。通常来看,当前4D打印的材料主要集中在高分子材料上,比如水凝胶、光敏树脂材料。就光敏树脂材料而言,这种智能材料在不同的压力、光照、温度或磁场触发条件下,可以呈现出不同的形态。借助这种材料打印一朵梅花,当遇到热水时,梅花会收缩合上。一旦遇冷,梅花又会重新开放。
一旦4D打印技术走进应用生产,人们的生活将会产生质的变化。换言之,人们可以真正实现自定义设计和自主化生产。例如,如果要建造一间屋子,人们只要借助打印机打印一堆材料放在某种特定因素下(如光、温度、磁场等),过一段时间一间房屋就能自主组装而成。当然,如果人们对这间房屋的结构感到厌烦时,还可以通过施加不同强度的外界因素,使房屋自我改装成其他结构,这听起来是不是很神奇呢?
目前,4D打印还停留在实验研究阶段,并没有走向大规模生产应用。不过,4D打印的一些概念性设计已经被研究人员提出并被被用在不同的领域。在航空航天领域,4D打印展开式太阳能板等拥有较大应用的实用价值。当有太阳照射时,太阳能板能自己展开并吸收太阳能;当太阳消失时,它又恢复到原先的收缩状态。在生物医疗领域,4D打印的人工心脏能够实现自主跳动,在技术成熟得到推广应用之后,就可以帮助心衰病人获得新生。
4D打印,像是一棵刚刚萌芽的小树苗,在破土而出之际努力吸收来自露水和阳光的能量。相信在不远的将来,4D打印这棵小树苗将长成参天大树。
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