4D列印

4D列印

所謂的4D列印,準確地說是一種能夠自動變形的材料,只需特定條件(如溫度、濕度等),不需要連線任何複雜的機電設備,就能按照產品設計自動摺疊成相應的形狀。4D列印最關鍵是“智慧型材料”。4D列印是一種通過3D印表機,列印用變形材料的技術。

基本信息

概述

4D列印概念或許對於今天的大眾而言有些陌生。其實,4D列印技術是在4年前提出的。2013年2月25號,在美國加州舉辦的TED 2013大會上,來自美國麻省理工學院的斯凱拉·蒂比茨展示了4D列印技術,並且是通過一個完整的實驗向與會者展示的,並藉助實驗加以闡述。從時間緯度來看,4D列印技術的提出與3D列印技術熱潮的出現差不多同時發生;但目前大家的關注點幾乎都放在3D列印技術上,忽視了對4D列印技術的關注。事實上,不論我們是向前看科技發展的趨勢,還是從當前挖掘科技價值、探索未來商業的方向來看,4D列印技術都比3D列印技術更具前瞻性和顛覆性,它不僅是一種生產工具的革命,更是一種由生產資料改變而引發未來整個商業生態結構方式改變的一種技術,因而顛覆的將不只是製造技術。

儘管早在2013年美國麻省理工學院就已經展示出了一個關於4D列印技術的實驗,但該技術當時並未引起太大關注。一直到2014年10月8日,美國《外交》雙月刊發表了一篇名為《準備迎接4D列印革命》的文章,才讓很多國家政府層面開始關注4D列印技術,尤其是以美國為首的已開發國家,著手在軍事、醫學等領域探索4D列印技及其在這些領域中的套用。

4D列印 4D列印

所謂的4D列印,比3D列印多了一個“D”也就是時間維度,在外界環境改變時,4D列印的物體能隨之改變形狀,如溫度、濕度改變。

評價

人們相信,4D列印不但能夠創造出有智慧、有適應能力的新事物,還可以徹底改變傳統的工業列印甚至建築行業,與此前的3D列印相比,它將具有更大的發展前景。4D列印更為智慧型 ,物料可自行“創造”,簡化了列印過程,但對列印材料有了更高要求。

Skylar Tibbits認為,4D列印讓快速建模有了根本性的轉變。與3D列印的預先建模、掃描,然後使用物料成形不同,4D列印直接將設計內置到物料當中,簡化了從“設計理念”到“實物”的造物過程。讓物體如機器般“自動”創造,不需要連線任何複雜的機電設備。

目前4D列印技術使用的材料只能感應水的刺激.

原理

為了充分套用這一新技術,Autodesk公司的研發團隊進一步設計了新軟體Cyborg,可以用於自我組裝和可程式的模擬材料,實現設計的最佳化和材料的摺疊。

傳統而言,造物過程一般是,先模擬後製造,或者一邊建物一邊調整模擬效果。而通過硬體和軟體的緊密結合,4D列印顛覆了傳統的造物方式。

3D列印是預先建模再列印出成品,而4D列印的邏輯,是把產品設計通過印表機嵌入可以變形的智慧型材料中,在特定時間或激活條件下,無需人為干預,也不用通電,便可按照事先的設計進行自我組裝。

意義

4D列印的流程是這樣的:首先對材料進行編程,使其能夠對某些刺激做出反應,比如冷、熱和濕度,再把這樣的材料用3D印表機列印出來。這些物質中的粒子形成紐帶,可以,比如說,使材料列印帶將材料塑造成某種形狀。美國麻薩諸塞州技術研究實驗室總監Skylar Tibbits表示,4D列印可以生產智慧型產品,它可以自動適應外部變化,進行自我修復。比如,管道可以設計成能夠根據水流量進行膨脹或收縮的,或者在破裂時自我修復。自適應或自修復技術也能在災難救援或太空環境等惡劣環境中派上用場

雖然4D列印在實驗室中已經取得了成功,Tibbits最近研發出一種材料,能夠自動摺疊成箱子。但是,目前還沒有人用4D列印創造真實的產品。沒有數據能夠顯示自適應產品真正進入市場還要等待多少年,也不知道它能否取得編程中的表現。如果4D列印能夠成功,它將給建築和製造行業帶來革命性的改變,並引發大量失業。但現在,它還只能是美好的未來。

技術影響

與之前3D列印概念相比,4D列印具備更大的發展前景;因此,2013年2月28日,法爾勝盤中快速拉升封漲停,博雲新材、西部材料、聖萊傑、博威合金等午後跟風漲停,而推動這些個股漲停的最主要因素,就是突然熱炒的4D列印概念。

經濟影響

分析師稱該類個股多為遊資爆炒,多家公司並未涉及4D列印 3D列印技術尚不成熟,4D列印已風靡股市。經過數日遊資爆炒,4D列印概念股表現依然亮眼。多隻概念股昨日逆市上漲。概念股法爾勝連收三個漲停板,收報5.15元,累計上漲33.42%,其工作人員表示公司與4D列印無關。分析人士認為,市場近兩年都熱衷於概念炒作,投資者應該把握好買賣時機。
所謂4D列印技術,是一種能夠自動變形的材料,該技術在2月底於加利福尼亞舉行的TED大會上展出,顛覆了傳統的造物方式,並引爆了A股的4D列印行情。因為前期市場對3D列印概念的炒作,中航重機一度在半個月內股價翻番,相關概念股均出現大漲,所以4D列印概念也令投資者熱情高漲。由於其關鍵技術在於記憶合金,和相關材料的上市公司因此受到遊資的青睞。
但多家上市公司都表示自己並非“4D列印概念股”。聖萊達、博雲新材和西部材料先後發布澄清公告,表示公司尚未開展與4D列印技術相關的任何業務及研發工作,也未與任何企業或研究機構就此事進行過接觸。記者昨日以投資者身份就此電話諮詢了相關上市公司,法爾勝、新開源、安泰科技均明確表示公司沒有接觸4D列印和生產相關材料,氯鹼化工、有研矽股的電話則無人接聽。
博威合金則表示公司生產的材料與4D列印相關。其證券事務部工作人員告訴記者,公司生產的合金材料是4D列印技術的相關材料,但公司未接觸過相關的企業或研究機構。
儘管多家上市公司否認涉“4D列印”,但該類個股昨日表現依然亮眼。截至昨日收盤,法爾勝漲停,聖萊達漲3.67%,英力特漲2.92%。此前發布澄清公告的博雲新材和西部材料的跌幅逾5%。可見與之前爆炒的兩個交易日相比,概念股的漲幅已經收窄,有些個股已經開始下跌。
數據顯示,華泰證券股份有限公司江陰福泰路證券營業部昨日賣出法爾勝2035.39萬元,近三個交易日共賣出2454.37萬元;中信證券(浙江)有限責任公司嵊州時代商務廣場證券營業部、光大證券股份有限公司餘姚陽明西路證券營業部近三個交易日的賣出金額都在千萬元以上。

技術套用

美陸軍首席技術官格雷絲·博赫內克指出,4D列印“延續了3D列印,並添加了變形維度”。其想法是,當處於不同環境下,比如水中或者極端溫度下,3D列印出來的部件的性能可以隨之改變。博赫內克表示,防彈衣未來可能會採用4D列印技術。陸軍在過去十年中一直在努力滿足防護服的雙重需求——既有保護作用,又足夠的輕盈,不會給士兵增加負擔或限制動作。利用4D列印,科學家未來可能開發出輕薄小巧的防彈衣,便於儲存和攜帶,但也可以伸展開並提供全面的防護。

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