每個媽媽都是4D打印機?
魔猴君 行業(yè)資訊 3520天前
當(dāng)下,與3D打印的蔚然成風(fēng)形成鮮明對比的是,提出了兩年多時間的4D打印概念和技術(shù)卻鮮有人說道。4D打印,到底是怎么一回事?怎么就憑空多出了一個“D”呢?
今天,我們一起探探4D打印的路。在出發(fā)之前,我先給大家講個小故事:
那是在某年某月的某一天,一個男人和一個女人心心相惜,他們雖然不懂設(shè)計,卻攜手創(chuàng)造了一件在我認(rèn)為是這個世界上最偉大的作品,那就是我!在整個過程中,男人的精子和女人的卵子搭配、組合,形成一個全新的細(xì)胞,而那里面便是組成我的原材料,23對染色體46XX。每條染色體上都帶有一定數(shù)量的設(shè)計因子,我們稱它為“基因”,它支持著我生命的基本構(gòu)造和性能;儲存著我的種族、血型、孕育、生長、凋亡過程的全部信息。
在材料準(zhǔn)備充分之后,我便被打印了出來,而這個打印的載體便是我的母親。從那以后,我便開始了在時間維度的延伸下,在萬物環(huán)境的“催化”中,發(fā)生著生、長、病,以及將來老、死的變化;并且還將進一步演繹著生命的繁衍、細(xì)胞分裂和蛋白質(zhì)合成等重要的生理過程,周而復(fù)始。對于這個過程,大家可能都不太陌生,而且理解得理所當(dāng)然。
故事講完了。言歸正傳,4D打印到底是怎么回事呢?
其實,上面就是我對4D打印的通俗理解:我們的每一條染色體所蘊藏的基因密碼,便是我們這個物體最原始的設(shè)計程序編碼;而我們這一生的成長過程,也就是人類這個4D打印物在時間這個第四維度,基于萬物環(huán)境的“催化”而發(fā)生的組織變化。換而言之,4D打印跟3D打印的最大區(qū)別就在于:3D打印就像現(xiàn)在所有的制造過程一樣,是造物呈現(xiàn)的終結(jié);而4D打印則是造物呈現(xiàn)的開始,就像人類的誕生一樣。
關(guān)于4D打印,度娘怎么說?
為了讓大家能更立體全面地了解“猶抱琵琶半遮面”的4D打印,我們先來看看萬能的度娘是怎么解釋這科幻的玩意兒。
據(jù)百度百科詞條信息:所謂的4D打印,比3D打印多了一個“D”,也就是時間緯度,人們可以通過軟件設(shè)定模型和時間,變形材料會在設(shè)定的時間內(nèi)變形為所需的形狀。準(zhǔn)確地說,4D打印是一種能夠自動變形的材料,直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當(dāng)中,不需要連接任何復(fù)雜的機電設(shè)備,就能按照產(chǎn)品設(shè)計自動折疊成相應(yīng)的形狀。
事情就是這樣嗎?還是讓我們再來看看4D打印的前世今生。
4D打印的誕生
2013年2月26日,在美國加州長灘舉行的TED2013大會上,麻省理工學(xué)院(MIT)建筑部講師斯凱拉?蒂比茨(SkylarTibbits)將一種新穎的材料組合用于3D打印機,制造出了一種線狀物體,該物體被放入水中時,能改變形狀組成字母“MIT”。這是通過將吸水聚合材料與堿性塑料相結(jié)合來實現(xiàn)這一效果的技術(shù),被定義為4D打印。
非常棒的一個概念,它創(chuàng)造出一種能夠在被打印出來之后發(fā)生改變的物體,而且它們能夠進行自我調(diào)整。打印將不再是創(chuàng)造過程的終結(jié),而僅僅是一條路徑。
“我們想要說的就是,你設(shè)計出產(chǎn)品并且打印出來,而它能夠進化。它就像在材料中植入了智慧?!盩ibbits在一場采訪中說道。
4D打印的革命
2014年10月8日,美國《外交》雙月刊則發(fā)表了題為《準(zhǔn)備迎接4D打印革命》的文章。作者牛津大學(xué)圣安東尼學(xué)院榮譽學(xué)者納伊夫?魯贊在文章稱,4D打印的可能應(yīng)用是無窮的:數(shù)字化制造的真正前途在于第四度空間——打印根據(jù)編程隨時間而變化的物體。
3D物體是靜態(tài)的,需要人工控制,而4D物體能夠自動對環(huán)境作出反應(yīng),自行組裝、修補或變形。該領(lǐng)域的進步將更多地依賴材料本身,而非打印技術(shù)。
4D打印,將科幻變成可能
基于4D打印技術(shù)的應(yīng)用,我們將很快能看到,科幻接入現(xiàn)實。
設(shè)想一下,我們生活的每一個城市的地下,都布著滿滿的地下管道系統(tǒng)。但是它們受容量固定、維護成本高昂,這一直困擾著每個城市的建設(shè)者。而伴隨著4D打印的到來,利用可編程的材料,每條管道都將能適應(yīng)變化的環(huán)境,通過擴大或縮小來調(diào)整容量和流量;而且管道在受損時,還能自行維修或在報廢時分解。
再設(shè)想一下,4D打印技術(shù)應(yīng)用于國防工業(yè)的可能性。比如在美國,陸軍利用3D打印技術(shù)研發(fā)新裝備的事實,讓我們看到了更前沿軍事科技未來。顯然,4D打印技術(shù)的應(yīng)用,可以讓軍方制造出具有能適應(yīng)各種地形外殼的車輛,或能發(fā)現(xiàn)有毒氣體的制服。
更有神乎,應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域的4D打印,將大大改變現(xiàn)有的醫(yī)療狀況。在3D打印時代,我們已經(jīng)能夠利用3D打印的心臟、肢體骨架等,對人體衰老病變的器官進行替換,由此讓人類保持健康。而隨著4D打印的出現(xiàn),無疑將給我們帶來更多可能的優(yōu)化方案。如心臟支架的更換,將不再需要“動刀”了。
我們可以通過4D打印液態(tài)的支架,然后通過血液循環(huán)系統(tǒng),將其注射入攜帶設(shè)計方案的智能材料,等其到達心臟指定部位后,再通過自我組裝成心臟支架。更有甚者,就如最新的科學(xué)研究所告訴世界的,人類的DNA是可以修改的。先撇開道德層面不談,通過對DNA的編輯,至少給人類永保健康打開了一扇窗。而4D打印將是打開這扇窗的一把金鑰匙。