神奇的4D打印技术到底有哪些应用？

ciluanlan

    作为第四次工业革命标志技术之一的4D打印技术，[url=http:///rsonline.cn/web/c/fasteners-fixings/hooks-eyes/]挂勾与挂钩[/url]是增材制造领域的尖端技术。与当下3D打印技术相比，4D打印增加了时间维度，使打印产品能基于时间，接受特定外部刺激因子作用，实现自动形变、自动修复、自动组装。4D打印具有人本性、智能性、交互性、生态性和生成性等教育应用特性，可以为教学者或学习者打印个性化的教具、学具和玩具；同时，利用其自适应和自组装能力，可以重构智能化的学习空间，[url=http:///rsonline.cn/web/p/ring-terminals/7951661P/]环形端子[/url]方便学习者进行协同编程，以培养信息时代所需要的编程素养。
    下面就介绍4D打印的一些应用。
    4D打印在服装上的应用
    [url=http:///rsonline.cn/web/c/connectors/wire-terminals-splices/bootlace-ferrules/]管型端子[/url]服装永远是社会发展必不可少的装饰品，但是服装的尺寸和造型是不变的，而人们的身材和审美是会变化的，这就需要不断的花时间去设计新型服装以适应人们的需求。美国“神经系统”(NervousSystem)设计工作室利用3D打印技术制成世界上首件4D打印连衣裙。Shapeways的Kinematics系统通过特定的算法，生成复杂同时可折叠的结构，使得Nervous可以制做出全3D打印的连衣裙，该连衣裙通过智能算法实现了材料消耗的最小化，且最后完成的塑料成品具有像织物一样的垂感。最后可以通过一个在线程序，通过选择不同的组件形状、选择部件的密度、改变设计的外观、拖动设计的轮廓、指定大小和颜色，完成定制化的过程。





    4D打印在军事上应用
    传统武器的装备制造是先制造出来，对武器进行部署安排，一旦使用后就会报废。而4D达到武器装备制造和传统的制造流程大不相同，先是制造半成品，在部署计划完成后，在现场是其自身自动加工塑造，使用过后还可以回收再部署。4D打印生产的武器装备可根据环境和攻击目标而优化武器攻击性能，从而提高作战效能。
    结合卫星有效载荷技术发展的需求，可以在系统的某些部位应用4D打印的零部件，通过对材料的预编程和在轨的状态激发及控制，充分发挥4D打印技术的特点和优势，从而大幅提高有效载荷的技术能力和可靠性。


    4D打印在医疗上应用
    将4D打印的产品应用于生物医学领域，尤其是普及至人体内应用，无疑是人类健康医疗发展的福音。伴随着纳米技术与数字化制造在第四维空间研发的深入，4D打印将可以进入非常微小的空间进行“工作”。麻省理工学院数学家丹雷维夫曾表示，4D打印有利于新型医疗植入物的发明。比如心脏支架，如果采用4D打印技术制造，将不再需要给病人做开胸手术，可通过血液循环系统注射入携带设计方案的智能材料，其到达心脏指定部位后自我组装成支架。特别是药物运输方面，可以先打印一个微型的运输载体，在到达指定位置后，在环境刺激下，释放出药物。




    4D打印在工业建筑上应用
    目前城市的改建、修整都会对管道系统做出损害，蒂比茨和他的团队介绍，把4D打印技术应用于城市管道建设，将是一个了不起的建筑技术飞跃，管道的自动调整、自动组装和自动修复功能可以降低管道铺设的难度和成本，还可以轻松应对地质灾害的发生，危险地区的工程将不再需要人的参与。人们只需在电脑上完成管道规划和技术嵌入，接下来的一切只需“打印”。



    虽然4D打印目前还并不成熟，但这项技术终将带来对生物科学、材料科学、计算科学、机器人、软件、制造业、教育、艺术等的革命性变化。4D打印技术的教育应用，也势必能为学生提供解决现实问题的个性化、社会化、趣味性、综合性、开放性的创新实践。