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每个妈妈都是 4D 打印机?

当下,与 3D 打印的蔚然成风形成鲜明对比的是,提出了两年多时间的 4D 打印概念技术却鲜有人说道。4D 打印,到底是怎么一回事?怎么就凭空多出了一个「D」呢?

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今天,我们一起探探 4D 打印的路。在出发之前,我先给大家讲个小故事:

那是在某年某月的某一天,一个男人和一个女人心心相惜,他们虽然不懂设计,却携手创造了一件在我认为是这个世界上最伟大的作品,那就是我!在整个过程中,男人的精子和女人的卵子搭配、组合,形成一个全新的细胞,而那里面便是组成我的原材料,23 对染色体。每条染色体上都带有一定数量的设计因子,我们称它为「基因」,它支持着我生命的基本构造和性能;储存着我的种族、血型、孕育、生长、凋亡过程的全部信息。

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在材料准备充分之后,我便被打印了出来,而这个打印的载体便是我的母亲。从那以后,我便开始了在时间维度的延伸下,在万物环境的「催化」中,发生着生、长、病,以及将来老、死的变化;并且还将进一步演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要的生理过程,周而复始。对于这个过程,大家可能都不太陌生,而且理解得理所当然。

故事讲完了,言归正传。

4D 打印到底是怎么回事呢?

其实,上面就是我对 4D 打印的通俗理解:我们的每一条染色体所蕴藏的基因密码,便是我们这个物体最原始的设计程序编码;而我们这一生的成长过程,也就是人类这个 4D 打印物在时间这个第四维度,基于万物环境的「催化」而发生的组织变化。换而言之,4D 打印跟 3D 打印的最大区别就在于:3D 打印就像现在所有的制造过程一样,是造物呈现的终结;而 4D 打印则是造物呈现的开始,就像人类的诞生一样。

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关于 4D 打印,度娘怎么说 ?

为了让大家能更立体全面地了解「犹抱琵琶半遮面」的 4D 打印,我们先来看看万能的度娘是怎么解释这科幻的玩意儿。

据百度百科词条信息:所谓的 4D 打印,比 3D 打印多了一个「D」,也就是时间纬度,人们可以通过软件设定模型和时间,变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。准确地说,4D 打印是一种能够自动变形的材料,直接将设计内置到物料当中,不需要连接任何复杂的机电设备,就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。

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事情就是这样吗?还是让我们再来看看 4D 打印的前世今生。

4D 打印的诞生

2013 年 2 月 26 日,在美国加州长滩举行的 TED2013 大会上,麻省理工学院(MIT)建筑部讲师斯凯拉•蒂比茨(Skylar Tibbits)将一种新颖的材料组合用于 3D 打印机,制造出了一种线状物体,该物体被放入水中时,能改变形状组成字母「MIT」。这是通过将吸水聚合材料与碱性塑料相结合来实现这一效果的技术,被定义为 4D 打印。

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这是一个非常棒的一个概念,它创造出一种能够在被打印出来之后发生改变的物体,而且它们能够进行自我调整。打印将不再是创造过程的终结,而仅仅是一条路径。

「我们想要说的就是,你设计出产品并且打印出来,而它能够进化。它就像在材料中植入了智慧。」Tibbits 在一场采访中说道。

4D 打印的革命

2014 年 10 月 8 日,美国《外交》双月刊则发表了题为《准备迎接 4D 打印革命》的文章。作者牛津大学圣安东尼学院荣誉学者纳伊夫•鲁赞在文章称,4D 打印的可能应用是无穷的:数字化制造的真正前途在于第四度空间——打印根据编程随时间而变化的物体。

3D 物体是静态的,需要人工控制,而 4D 物体能够自动对环境作出反应,自行组装、修补或变形。该领域的进步将更多地依赖材料本身,而非打印技术。

4D 打印,将科幻变成可能

基于 4D 打印技术的应用,我们将很快能看到,科幻接入现实。

设想一下,我们生活的每一个城市的地下,都布着满满的地下管道系统。但是它们受容量固定、维护成本高昂,这一直困扰着每个城市的建设者。而伴随着 4D 打印的到来,利用可编程的材料,每条管道都将能适应变化的环境,通过扩大或缩小来调整容量和流量;而且管道在受损时,还能自行维修或在报废时分解。

再设想一下,4D 打印技术应用于国防工业的可能性。比如在美国,陆军利用 3D 打印技术研发新装备的事实,让我们看到了更前沿军事科技未来。显然,4D 打印技术的应用,可以让军方制造出具有能适应各种地形外壳的车辆,或能发现有毒气体的制服。

更有神乎,应用于生物医疗领域的 4D 打印,将大大改变现有的医疗状况。在 3D 打印时代,我们已经能够利用 3D 打印的心脏、肢体骨架等,对人体衰老病变的器官进行替换,由此让人类保持健康。而随着 4D 打印的出现,无疑将给我们带来更多可能的优化方案。如心脏支架的更换,将不再需要「动刀」了。

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我们可以通过 4D 打印液态的支架,然后通过血液循环系统,将其注射入携带设计方案的智能材料,等其到达心脏指定部位后,再通过自我组装成心脏支架。更有甚者,就如最新的科学研究所告诉世界的,人类的 DNA 是可以修改的。先撇开道德层面不谈,通过对 DNA 的编辑,至少给人类永保健康打开了一扇窗。而 4D 打印将是打开这扇窗的一把金钥匙。

(更多关于智能硬件以及智能穿戴设备的探讨,敬请关注设计癖,以及本文作者微信公众账号:陈根谈智能穿戴,新浪微博:陈根微博)

假设在将来的某一天,器官能够被打印出来,你希望这一技术应用在医学领域吗?

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