3D打印还没学会，4D打印又来了！
3D打印不是刚普及吗，这么快就有4D打印了？
2D是平面，3D是三维立体，4D要在3D的基础上再增加一个维度，怎么可能？
但是，4D打印，真的实现了！
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什么是4D打印？
4D打印是由自组装实验室，Stratasys和Autodesk合作开发的一项新技术，于2013年被首次提出，是指由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中。
如果将3D打印理解为是无数个2D图形由底部至顶层的逐层累加，直到创建3D体积的过程，那么相比于3D打印的技术性，智能材料就是4D打印的核心所在。
4D打印流程
简单来讲，4D打印就是让打印的对象具备变形能力，在特定时间或激活条件下，无须人为干预，便可按照事先的设计进行自我调整。
在材料方面，4D打印所需要的是带有记忆功能的特殊智能材料，现常使用的有水凝胶或“形状记忆聚合物“。刺激反馈比如遇水变形、遇光变色等是4D打印材料的基本属性之一。
4D打印技术的优势在于可以混合打印不同种类的材料， 使其按照设计好的方式排列在一起，从而使打印出的物体实现不同方式的形态变化。比如下图所示的折叠结构物品，就是由4D打印，不被触碰便可以按照材料的记忆性自动恢复为编程好的形态。
4D打印技术刚问世时，还只适合制造一些体积较小（如沙发）和质地较软（如塑料）的产品，而要制造形状复杂、结构坚固、可变形的陶瓷制品却困难重重。
为了应对这些挑战，香港城市大学用两年半时间，研发出一种新型“陶瓷墨水”——某种聚合物和陶瓷纳米粒子的混合物，用它打印的陶瓷前驱体非常柔软，可比最初长度延长3倍。
这些灵活、可延伸的陶瓷前驱体，使陶瓷折纸结构打印成为可能。经过适当的热处理，它们就可以被制成形状较大、结构复杂的陶瓷制品。其中最有代表性的成果之一，就是世界著名建筑物悉尼歌剧院的外观模型。
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4D打印在设计中的应用
实现4D打印这一过程，听起来似乎很简单，其实不然。据研发人员介绍，“从制造墨水到研发整个打印系统，我们尝试了许多不同的方法，就像往蛋糕上挤奶油一样，影响效果的因素很多--从奶油的种类、裱花嘴的大小，到挤压的速度和力度，再到温度的调控，都有影响。”
鉴于众多优越性，4D打印技术的应用范围十分广泛，也包括艺术设计领域。它简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合，让设计师能够从全新的角度构想建筑、制造、产品组装和产品性能。
2017年4月，阿迪达斯就带来了一项重大的科技Digital Light Synthesis，发布首个应用该科技的adidas4D鞋跑鞋 Futurecraft 4D。相比于一般的 3D打印技术，Digital Light Synthesis 不仅具有更快的制作速度和更大的制作规模，还具有更好的品控以及更多材料、色彩的选择，这也让搭载该科技的产品更加有独创性。这款adidas 4D跑步鞋的优点在于其通过合成一个部件就可以精确定位每一位运动员对于动作、缓震、稳定、舒适的需求。
科技发展对于人类的影响是巨大的，对于走在前沿的设计行业来说，拥有敏感的科技嗅觉尤为重要，当下艺术与科技之间的界限不断被打破，学会在设计中运用新兴科技是一项重要能力。
早在2006年，时尚设计师Chalayan的推出一个时装系列，通过三件衣服在形态上的变化来呈现30年的历史。服装变形的过程非常的复杂，是Hussein Chalayan和数位机械大师共同努力的成果，在每个模型裙边都是由伦敦的工程和概念创建公司2D、3D设计的计算机系统。
Chalayan 变形服装原理装置
如果运用4D打印，相信Chalayan这个时装系列的制作会变得更简单。
4D打印技术的优越对于服装设计来说尤为明显，自动变形的材料对于服装面料、材质、形状都是重要的革新，它让设计师大脑中天马行空的想象有了实现的可能。
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4D正在改变生活
5G刚出现时，大家并没有设想过它能产生什么影响，除了网速变快点儿，跟4G似乎也没有什么不同。但由2G到3G，由3G到4G，催生了电商、外卖、网约车等等新兴事物，我们的生活方式几乎被颠覆。5G能带来什么改变，催生哪些新兴的产业，我们拭目以待。
同样的，对于4D打印来说，虽然不像3D打印那样为人熟知，但它已经在众多前沿领域发挥作用。
比如Nicole Hone以智能和仿生为概念的Nomadic cleaner项目，该项目通过4D打印技术模拟制造了很多“生物体“，这些生物体体会对缓解水质污染起到作用。在生物工程师的帮助下，这个项目在未来几年中可能会继续发展并完全发挥实质性作用。
相比于当下通过化学或机械净化水源的方式，这些可以自行伸张的“生物”是帮助创建新的智能系统，挽救水生生命的一个良好开端，而且从艺术的角度来看，它们也是格外美丽的。
4D打印的动态变化性可以弥补很多当前技术无法达到的空白，为解决实际问题类提供更多思路和探索方向。4D操作的便捷性和无限性也将造就新的艺术媒介，设计师可以最高效地进行随机探索、组合和制作，这样非定向的设计模式能激发出更多有趣的设计。
在未来，4D技术之于设计的作用会是超乎想象的。虽然4D打印还未普及，但要时刻保持对发展趋势的敏锐度及好奇心，才能走在行业前沿，设计出现在的人们不敢想象的东西。
就像是七年前，为Chlayan实现变形衣技术的研究员的一段话：
—你认为变形服装是时尚的未来吗？
—我不是时装设计师，所以从设计的角度来看我真的不能发表评论。但是从技术上我认为这是很有可能的，比如当下雨时你不必伸手去拉遮雨的帽子……因为它会对水做出相应的反应，再比如遮阳板也会自动掉下来保护眼睛。
END
文|Ape
图|网络