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4D印刷技術應用廣泛 未來發展潛能巨大

放大字體??縮小字體 發布日期:2016-01-19??來源:互聯網??作者:紙引未來
核心提示:
導讀:目前,3D印刷的技術和應用已經變得眾所周知,而4D印刷是在傳統3D印刷技術中再加入“時間”變量,不僅包含3D的長、寬和高3個維度,還增加了一個時間維度。
  
  當我們所認為的“印刷”的定義被推到極限時,將會有一個由自組裝材料組成的一個新的設想變形對象——4D印刷。現在,3D印刷的技術和應用已經變得眾所周知。不是之前廣泛理解的加法制造:而是使用3D印刷技術來創建對象,可以自己“組裝”來響應特定條件或刺激。
  
  技術布道者稱之為“4D印刷”,因為它增加了時間維度。就是在傳統3D印刷技術中再加入“時間”變量,不僅包含3D的長、寬和高3個維度,更增加了一個時間維度,使打印出的物體可以隨著時間推移在形態結構上自我進行智慧調整,最終自動達到預先設計要求。想一下,比如,輸水管道可以根據水流量的大小而自動調節管徑,或是運動鞋自己改變形狀來適應使用者的各種行為。
  
  4D印刷的對象以這種方式完成任務,那么3D印刷設備必須根據指令建立他們的響應性材料,“告訴”材料當遇到觸發條件時要做什么。這可能是水,當材料變濕的時候物體將會展開或盤繞或重新配置。此外,壓力、溫度、光和紫外線輻射等其他刺激都可以成為觸發條件。
  
  4D印刷重在利用計算機軟件,并將相關設計思想直接內置于材料當中,同時賦予其按需求改變形狀的能力,所產出的物品如同智能機器人一樣,無需外接任何設備,就能實現“自動適應”“自動調節”和“自動創造”。自組裝在自然界存在過程如DNA的復制,4D印刷通過局部相互作用組件來構造物體,類似于建造的過程。
  
  SkylarTibbits說,4D印刷能夠突破生物學、材料科學、軟件、機器人、制造業、交通、基礎設施、建筑、藝術、和太空探索。他是麻省理工學院的自組裝實驗室主任,最著名4D印刷及其用途的倡導者,他的TED演講是一個對新興技術很好的介紹和潛在開發。
  
  “新興”意味著市場上無法買到4D印刷產品,其實際應用發展項目正在進行中。澳大利亞新南威爾士州的一所大學的研究人員提出了一個門閥實驗,當門閥檢測遇到熱水時將自動關閉。此外,4D印刷如何與二維的物質相交也是所有人正在猜測的。但是,4D印刷建議者可能想要回想一下,傳統印刷多年來一直生產自組裝產品。在這種情況下,要如何創造出新結構應用。
  
  目前,3D印刷服務商Shapeways公司正在進行神經系統的技術合作伙伴項目,4D印刷的另一個重要合作就是3D印刷制造商Stratasys公司和3D軟件開發商Autodesk公司的Tibbits自組裝實驗室項目。
  
  任何新興技術的吉兆,科學地講,它也許有軍事應用的可能性。2013年,哈佛大學、伊利諾斯州大學和匹茲堡大學的研究人員獲得了855000美元的贈款。美國陸軍研究辦公室需要調查4D印刷如何被用來生產能夠滿足戰場條件的物品,例如:可以改變偽裝模式或抵制彈片和毒氣危害的制服。
  
  海德堡4D印刷機
  
  PrintChina2015上,海德堡Jetmaster4D印刷機亮相中國。海德堡4D印刷機個頭不大,但卻能夠實時將個性化的文字圖案打印到物體表面,展會現場海德堡的工作人員就完成了將觀眾的姓名打印到足球表面。
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