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什么是4D打印啊?就是3D打印+变形+改变用途

3D打印,你可能听过,毕竟不是什么新概念,事实上,3D打印已经出现30多年了。那么4D打印呢?听说过吗?没骗人吧?让打印的东西具备3D形状,在物理上说得通,再增加一个维度似乎不可能吧?事实上,所谓4D就是让打印的对象具备变形能力,或者在某个特定时间段内、在某种特定条件下,它的用途会发生改变。

  没错,这就是4D打印。医疗3d打印随着时间的推移,它会变形,这就是第四个维度,最开始时,打印对象可能是物理产品,比如计算机组件,或者是假肢,也可以是其它东西,添加第四维度之后,比如环境条件,当条件改变时,打印对象的形状和用途会发生变化。

  3D打印与4D打印有一个区别:材料和使用方法不同。在某些环境下,我们可以用特殊材料打印,比如形状记忆合金,它的形状会随着温度的变化而变化。我们可以用这些材料打印对象,就像3D打印一样,但是当温度达到特定等级,就会发生变化。

  还有其它一些材料也能打印3D物品,它们会随着时间的变化而变化,比如电活性聚合物、高压流体、气体,当环境条件变化时,比如用特定光源照射、达到一定湿度,它们会发生改变。

  想打印4D对象,让它变形,可以将不同的材料以层的形式叠加,这种制作方法叫作Stereolithography(立体光刻)。它和传统的熔融沉积制造方法不同,3D打印用的就是熔融沉积制造法。立体光刻技术用紫外线通过光聚合作用对层进行处理,它不会让材料变硬(熔融沉积会让材料变硬),而是具备更强的柔韧性。

  将不同材料结合,它们有着不同的属性,打印出的4D对象可以随环境变化而变化,在变化时还能保持一定的稳定性,保留原样貌。

  我们还可以用应力松弛技术打印4D材料。在处理过程中,先施加压力,将材料装进完成品。当压力撤去之后,环境条件发生变化,此时对象也会变化。

  在医疗领域,我们可以制作新假肢,它可以根据触摸改变形状,还可以打印药物,当我们吞下时它才会发挥作用,利用胃酸、体温或者水份来激活,我们还可以打印支架,当密度达到一定等级,它能打开血管。

  另外,我们还可以用水凝胶打印阀门,当水温变化时,它可以打开并关闭,可以打印鞋子,根据脚形的不同而变化,可以打印衣服,根据不同的天气变化,比如增加防水层。

  在交通领域,4D打印也有用武之地。例如,当空气温度达到特定等级,飞机的外层可以发生变化;当汽车接触到电流时,可以用非机械方式运行。
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作者: wsiyu

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