4D打印相比3D打印更简

4D打印，一种新兴技术，正吸引越来越多的关注。4D打印，即产品打印出来维持一种形状，而受到热、光、湿气或者其他环境条件的激发，就会转变成另一种形状。4D打印超越了3D打印，拓展了形状形成的工序，增加了设计的自由度，并由此诞生了一类新型产品，他们以设定的方式适应环境，调整自身。然而当前的4D打印通常涉及到一个复杂的、漫长的后续处理工序用以训练部件。此外，当前的4D打印所用到的材料基本上是一些柔软的聚合物，因而刚度方面的缺陷限制了其在结构部件领域的应用。

来自新加坡科技大学，佐治亚理工大学和西安交通大学的研究人员另辟新径，创造性的将当前4D打印所需的后续机械训练工序直接植入到3D打印过程本身，极大的简化了4D打印技术。他们先是通过计算机模拟设计 3D部件，然后进行高精度的3D打印。该3D部件在室温下会保持其设计的形状。一旦经过简单的加热，该3D部件就可迅速的转换一个永久性形状。该4D打印技术不仅将复杂漫长的后续机械训练工序从设计与制造工作流程中彻底剔除，更可节省高达90%的打印时间和耗材。

▲ 直接4D打印概念以及实验示意图

“新的形状是永久性的，也就是说，即使你给他再加热或冷却，它也不会回到最初的3D打印出来的形状，这是形状记忆效应所产生的效果，” 佐治亚理工大学的 H. Jerry Qi教授分析到，“复合材料中的硬材料具有形状记忆效应，使得新转变的形状被永久性的锁住了。另外，所打印的部件也呈现出形状记忆效应，也就是说，它可以被训练成任意形状，一旦加热，它就会寻找并回到新的永久性形状，但不是最初打印的原始形状。”

该研究成果最近在科学进展（Science Advances）杂志上发表，并被科学（Science）收录于网站主页近一周。Scientific American（科学美国人）, NewScientist（新科学家）,LiveScience（生命科学）, DiscoveryChannel(探索频道) 等都进行了报道。

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