4D打印将改变商业生态

文/陈根

当3D还在路上，很多人还对其持观望态度，尽管业内异常热闹，有种欲改变制造业模式的态势，但进入生活应用似乎还需要一些时间。而科技的新技术发展总是以超乎我们预见的速度发展，正如智能穿戴在一夜之间从科幻片中走出并走入了我们的生活中，4D打印也是如此，在我们还没有预见的时候一夜之间进入了我们的视野。

而关于4D我们需要一些基本的了解，在我们最为熟知的概念中普遍认知是2D，也就是在平面上打印，比如打印个文档、文件、图纸、照片之类，也就是X、Y的构成维度。而到了3D打印，通俗的理解就是在X、Y维度的基础上增加一个Z的维度，就构成了三维立体。但到了4D打印，所增加的维度不再是X、Y、Z所构成的立体维度，而是在这些维度之外所增加的时间维度。简单的理解，所谓4D打印就是在一个立体的维度基础上，目前所公认的增加维度，就是时间。

2D、3D、4D，看起来像个等数列，实际上就是每一级增加了一个D，即打印出来的物体增加了一个维度（dimension）。如果说2D是X、Y；3D是X、Y、Z；那么4D则是X、Y、Z的基础上增加了T。这就意味着4D打印融入了时间，也就是表示4D打印就是打印出可以随时间变化而改变的物体，而这种改变我们可以理解为自我组装。

目前国际上对于4D打印的理解主要是基于麻省理工大学一个叫NervousSystem的工作室所开发的一套4D打印系统Kinematics的试验为基础，那些3D打印出来的铰链式三角小模块，在一定的外在介质下，可以在特定的时间实现自我组装成各种不同结构的物体。

当然我们也可以理解为变形金刚将真正走入我们生活时代已经被开启，不过这种自我组装并不是凭空想象出来的的，其原理就是通过预设定的模型，然后将这种通过时间而要形成的改变在打印时直接打印在原型材料模型中，当然包括所要发生改变的一些链接都一并打印在预先设定的模型中。

NervousSystem为此专门为Kinematics制作了一套模型设计软件，通过这套软件进行4D打印的模型设计。而会进行模型设计只是4D打印的起步，除了事先设计好的模型之外，想要让基础打印的原型实现自我组装成型，一定要借助于外在的介质，或者可以理解为“催化剂”。而就麻省理工的自组装实验室所提出的4D打印概念中，所采用的这种“催化剂”是水。

通过预设定的模型，而后通过3D打印出来的材料将其扔到水里之后，各个小模块接合点被水浸入后，就会按照预先设定的位置进行伸展或弯曲，自动完成最后整个组装过程（图0-1），这是麻省理工关于4D打印最为直观的一项试验演示。

麻省理工4D打印

而这其中有几项非常关键的要素，一个是材料能够具备“时间”的认知；二是触发自我组装的“催化剂”也就是介质，不一定只能是水，根据不同的打印材料，也有可能是光、热、声音、震动、气体，甚至是电子触发。

尽管目前4D打印还只是处于概念阶段，并且能够支撑或者说具备时间认知能力的材料还很少，但科技的发展在出现苗头后总会以惊人的深度裂变。如果说3D打印改变的是制造业生态；那么4D打印改变的将是整个商业生态。

最简单的例子就是宜家将会被改变，未来，当我们拥有一台4D打印机，在家里或是特定的地方打印几层材料，我们只要放在阳台给它洗个澡，过一会而，一个书桌就自动组装好并呈现在我们眼前了，我们不再需要亲自动手组装。因此4D打印所带来的不仅是材料的革命，更是商业生态的革命。