夢想中的3D打印的日子正在一步步變?yōu)楝F(xiàn)實，今天，通過連續(xù)的材料層創(chuàng)建3D物體的過程是主流活動——從定制的醫(yī)療設(shè)備和假肢到傳統(tǒng)的家用產(chǎn)品，甚至工業(yè)建筑。據(jù)預(yù)測，到2030年，迪拜近四分之一的建筑將進(jìn)行3D打印。

到2019年，全球4D打印市場預(yù)計將達(dá)到6450萬美元，到2025年將以33.2％的復(fù)合年增長率增長。

在過去的幾年中，3D打印技術(shù)在其采用和組合不同材料（如塑料、金屬、砂巖和蠟）方面取得了重大進(jìn)展。這些進(jìn)步為商業(yè)利益，簡化的供應(yīng)鏈流程，增加個性化以及制造新設(shè)計的能力鋪平了道路。

事實上，在接下來的十年中，焦慮地等待器官捐獻(xiàn)者名單的患者可能已成為過去。到2030年，將有可能按需生物3D打印器官。3D打印已成為許多行業(yè)的游戲規(guī)則改變者。然而，現(xiàn)實情況是，大部分創(chuàng)新都是漸進(jìn)式的。限制仍然存在——但不會持續(xù)太久。

作為4D打印基礎(chǔ)的各種可編程材料的市場預(yù)計到2025年將以20％或更高的復(fù)合年增長率增長。

熱烈歡迎4D打印

想想，越來越復(fù)雜的材料將為3D打印新產(chǎn)品創(chuàng)新的可能性打開大門。這種新興技術(shù)將允許生成包含第四維度的三維物體：時間。這種指數(shù)式創(chuàng)新能夠重新定義我們?nèi)绾卧O(shè)計、制造和與物體交互，通過使用“智能”材料創(chuàng)建可以自我組裝，重塑自身或以其他方式應(yīng)對不斷變化的條件的對象。

雖然生產(chǎn)自組裝和自反應(yīng)物體的想法對于那些剛剛掌握3D打印的人來說可能聽起來異想天開，但實際情況是4D打印估計今年將達(dá)到6450萬美元的市場，它將是到2025年，復(fù)合年增長率達(dá)到33.2％。

通過在3D打印機(jī)中使用動態(tài)材料，4D打印將創(chuàng)建對象，這些對象被編程為在遇到水、光、熱、電流或其他變化條件時改變形狀、功能、顏色或其他屬性。

讓我們來看看這種新興技術(shù)將如何擴(kuò)展可實現(xiàn)的可能性。

麻省理工學(xué)院的自組裝實驗室首先與Stratasys和Autodesk合作開發(fā)了該技術(shù)，但全球的研究人員正在開發(fā)新的用例。

4D打印的下一步是什么

雖然4D打印仍處于研發(fā)階段，但它已廣泛用于工業(yè)、醫(yī)療和航空行業(yè)的原型設(shè)計。

著名工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計師Christophe Guberan與自組裝實驗室合作，將4D打印融入他的設(shè)計中。目前，他正致力于開發(fā)一種自組裝鞋，可以改變目前涉及大量勞動力和數(shù)千種零件的生產(chǎn)過程。

在醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)生正在將4D打印納入新生兒重癥監(jiān)護(hù)病房（NICU）。密歇根大學(xué)CS Mott兒童醫(yī)院的醫(yī)生開發(fā)了一種4D打印的氣道夾板，可以防止嬰兒氣管在孩子長大后自動擴(kuò)張，直到孩子足夠強(qiáng)壯來支撐自己。

目前的需求在國防，航空航天，汽車和醫(yī)療保健行業(yè)中最為強(qiáng)勁。

在航空領(lǐng)域，空中客車公司正在開發(fā)可編程碳纖維成為節(jié)省燃料的進(jìn)氣部件，通過自動調(diào)節(jié)來控制氣流來冷卻發(fā)動機(jī)。這種控制氣流的能力還有可能通過調(diào)節(jié)壓力并使乘客的空間更加透氣來改變駕駛室體驗。這些自反應(yīng)機(jī)制將消除對不太可靠，重型機(jī)械控制系統(tǒng)的需求，進(jìn)一步降低燃料消耗。

4D打印可以從根本上改變設(shè)計和制造物體的意義。當(dāng)與其他先進(jìn)的數(shù)字功能（包括物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和機(jī)器人技術(shù)）相結(jié)合時，4D打印引發(fā)的潛在破壞可能更加深遠(yuǎn)。未來學(xué)家Matt Griffin認(rèn)為，未來的機(jī)器人將可自行設(shè)計、打印、組裝甚至4D打印。

盡管4D打印處于起步階段，但該技術(shù)正呈指數(shù)級增長。公司應(yīng)盡快考慮其潛在影響：等待4D未來。