4D打印是指在第四維度形狀或功能發(fā)生改變，換句話說，4D打印允許對(duì)象被3D打印后其形狀和材料特性暴露在一個(gè)預(yù)先確定的刺激如浸沒在水中，或暴露于熱、壓力、電流、紫外線或一些其他的能源刺激下，其功能或形狀發(fā)生特定的改變。
Markets and Markets發(fā)布關(guān)于4D打印的最新市場(chǎng)研究報(bào)告《4D打印市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)及預(yù)測(cè)－按材料、行業(yè)和地域細(xì)分，2019—2025》。該報(bào)告預(yù)測(cè)4D打印將在2019年商業(yè)化，全球規(guī)模有望達(dá)到6300萬美元，到了2025年，4D打印市場(chǎng)將達(dá)到5.556億美元?？删幊痰奶祭w維，可編程的碳纖維，可編程的木材和可編程的紡織材料將是最主要的材料類別，其中可編程的碳纖維預(yù)計(jì)占市場(chǎng)份額的62%。而行業(yè)上，國防軍工相關(guān)應(yīng)用的市場(chǎng)份額將達(dá)到55%。
報(bào)告介紹了4D打印市場(chǎng)的價(jià)值鏈，考慮到所有主要的利益相關(guān)者在市場(chǎng)及其作用分析。該報(bào)告還提供了一個(gè)基于波特五力量框架的市場(chǎng)研究。在這些市場(chǎng)中，所有的五個(gè)主要因素通過內(nèi)部的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了量化。該報(bào)告還包括在介紹了行業(yè)領(lǐng)先的品牌，他們的最新發(fā)展以及其戰(zhàn)略業(yè)務(wù)活動(dòng)。這些品牌包括3D Systems（美國），Autodesk－歐特克（美國），惠普（美國），Stratasys（美國），ExOne（美國），Organovo（美國），Materialise（比利時(shí)），和達(dá)索系統(tǒng)（法國）。
讓我們盤點(diǎn)4D打印至今的發(fā)展吧：
2015麻省理工－可控的表面紋理變化4D打印技術(shù)
研究人員使用了模擬軟件，通過建模模擬出顆粒結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的復(fù)合材料物體。經(jīng)過仿真可以展示出對(duì)象究竟會(huì)對(duì)表面壓力如何反應(yīng)。而一旦仿真結(jié)果滿足他們的要求，他們就用多材料3D打印機(jī)將其打印出來。產(chǎn)品具有間歇性和隨機(jī)性的豐富多樣的表面特征變化，包括可變波、折皺狀的特征、平頂、谷底等，可以通過改變顆粒的無因次幾何參數(shù)（例如，相對(duì)的顆粒大小、形狀、間距和分布等）來獲得。這些表面特征可以通過顆粒定位來實(shí)現(xiàn)變量可控。
這一研究創(chuàng)建出的具有可重構(gòu)表面紋理的材料，是非常有價(jià)值的。這項(xiàng)研究對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的潛在影響是巨大的，它可以用于許多受益于表面變化的應(yīng)用，比如在光學(xué)和摩擦學(xué)中的許多應(yīng)用。一旦這項(xiàng)技術(shù)被開發(fā)出來，我們將看到許多應(yīng)用會(huì)因此涌現(xiàn)。這種技術(shù)可能的應(yīng)用包括：偽裝的制造；可以推進(jìn)、吸引或引導(dǎo)液體流動(dòng)的材料；反光材料和每隔一段時(shí)間移位的材料，比如說可以應(yīng)用到限制海洋生物在輪船的底部堆積。
2015德國研發(fā)“自修復(fù)”智能金屬材料
來自德國Freiberg的研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出面向未來的高性能材料：記憶性材料，可以自行愈合裂隙或回復(fù)原狀。
研究中心的設(shè)備是瑞典的Arcam EBM設(shè)備，利用高功率密度的電子束沖擊工件時(shí)所產(chǎn)生的熱能使材料熔化、氣化的特種加工方法。通過電子束熔融的制造方法來生產(chǎn)帶記憶功能的零件，這就像彈力回形針，如果受到歪曲，把它放到熱水里面，就像被施了魔法，跳回到原來的樣子。
到目前為止只有少數(shù)金屬通過這樣的方式來處理。最新研發(fā)的材料從這個(gè)項(xiàng)目可以用于汽車制造和航空航天制造業(yè)來滿足特殊的要求。在航空航天領(lǐng)域，可以用來調(diào)整機(jī)翼結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同的飛行情況。另外，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)大量復(fù)雜的管道系統(tǒng)也非常適合這種材料的應(yīng)用。
2014美國麻省科技設(shè)計(jì)公司“Nervous System”打印全球第一件“4D裙”
通過4D打印可以創(chuàng)建適合自己的服裝，這是4D技術(shù)的特點(diǎn)，可根據(jù)濕度、熱度以及其他因素改變自身的形狀。
“Nervous System”的“選擇性激光燒結(jié)技術(shù)”，是利用激光束燒結(jié)尼龍粉末材料制造原型，激光束不會(huì)燒結(jié)三角形與連接點(diǎn)之間的粉末，未被燒結(jié)的粉末于打印后掉出來，形成環(huán)環(huán)相扣的纖維，每條裙需48小時(shí)制作，造價(jià)則達(dá)1900英鎊(約合人民幣18393元)。
“Nervous System”還研發(fā)應(yīng)用程式，讓用家先對(duì)自己的身體進(jìn)行3D掃描，再選擇布料尺碼和形狀，即時(shí)親手度身訂造獨(dú)一無二的4D裙。
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