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更神奇的4D打印机来了 水中可以自动变形

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2015/11/25     浏览次数:    
  建筑模型、仿真器官、可口的披萨……廉价快捷的3D打印技术余热未尽,更加让人惊叹的4D打印又出现了。除了拥有3D打印的“长宽高”立体三维结构,4D打印还新增加了一个维度,叫做“时间”,这意味着,4D打印出来的东西,不再只能以固定的形态存在,而是可以根据设定的时间,在一定条件的触发下,自动发生形状的改变。
  4D打印的发起者、麻省理工学院建筑系讲师斯凯拉·蒂比茨曾经在TED(技术、娱乐、设计的英文缩写)大会上展示过这一技术:两根4D打印出来的线,初看并无特别之处,被放到水中后,就发生了不可思议的变化:一根线慢慢地卷曲、变形,然后自动形成了“MIT”(麻省理工)的字样;另外一根线,则像有生命一般自己立起来,折叠,变成了一个立方体。虽然这两个变化都是蒂比茨预先设定好的,但是,由于整个变化过程完全没有人工的参与,看起来就像是材料拥有了自我意识。

  这是怎么实现的呢?关键在于使用的材料。蒂比茨展示的那两根线,主要由两种材料合成。一种是高分子聚合物,在水中可以延展到自己原来长度的两倍;另外一种材料则可以在水中保持固定。在利用电脑建模的时候,蒂比茨设定,一旦这个合成材料接触到水,延展性所构成的部分就会自动变形,和固定的部分一起,组成了之前设计好的形状。

  因此,4D的神奇之处被揭开了:它是在原有3D打印技术的基础上,使用了一种自动变形材料,研究人员可以通过软件完成建模,将想要的性状输入材料当中,变形材料就会按照预先的设定完成变形。不过,目前的4D打印需要外部能量来刺激内在的变化,例如蒂比茨展示的模型就用水来作为触发条件。
  4D打印的意义非常深远。它把人工参与的部分集中在前期设计,然后让打印出来的物体进行自我制造和调整,这样一来,就像把智慧植入到材料当中一样。你可以把它想象成一个不需要电线和发动机的机器人,帮助人类完成很多危险或者力所不及的项目,比如太空或者深海设备的安装,或者是摩天大楼的建造。
  不过,4D打印技术非常复杂,可以说还处在概念期中。所以,目前它主要的应用场景还是在实验室里。蒂比茨的项目组眼下也只能打印可以自动变形的条状物体,他们接下来的研究目标是片状物体,然后才是其他更加复杂的结构。为了更好地促进这种技术的发展,麻省理工学院新成立了自组装实验室,和3D打印公司合作研究4D打印需要的软件。
  随着科技的迅猛发展,也许要不了多久,利用4D打印技术,科幻电影中的场景就会真实地发生在我们周围:一个咖啡杯可以根据咖啡的温度做出调整;你的沙发可以根据客人的体型变换不同的大小;一根拐杖在下雨的时候就变成了雨伞;汽车也可能真的像变形金刚那样变成飞船。

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