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4D打印:時間也可以打印
2013-07-13 21:54:43   作者:   來源:   評論:0 點擊:

俗話說:“你永遠跟不上科技的腳步。”在我們剛剛開始有點了解3D打印并為之驚嘆的時候,科學狂人已經開始思考4D打印將如何改變這個世界。2月25日,在美國加州長灘市舉辦的TED2013大會上,來自美國麻省理工學院的斯凱拉·蒂比茨向我們展示了4D打印技術的無窮魅力。

 
  所謂4D打印技術,就是在3D打印的基礎上增加一個“時間”的緯度。所有物體都因時間而存在,物體形狀改變也需要時間。3D打印是預先建模再打印出成品,而4D打印的邏輯,是把產品設計通過3D打印機嵌入可以變形的智能材料中,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。4D打印是一個動態過程,它的創新在于“變”。
 
  28歲的建筑設計師、計算機科學家斯凱拉·蒂比茨是4D打印研究項目的負責人,他在麻省理工學院的自我組裝實驗室有一個750升的大魚缸,足以養活一頭鯊魚。他發明的4D打印機目前還只能在水里工作。據蒂比茨介紹,4D打印技術背后的核心是自我組裝技術,而這項技術已經在納米級上應用多年。“自我折疊的蛋白質的確很酷,但如果把這項技術應用于建造大橋和高樓,那會是怎樣?”
 
  蒂比茨先是在生物分子學教授亞瑟·奧爾森的指導下,通過3D打印技術配合嵌入式磁鐵,設計了一組可以自我組裝的零件,只需用力晃動燒杯,杯中的零件就像有了意識一樣,自動組裝成一個脊髓灰質炎病毒的3D模型。這個實驗證明了4D打印技術的可行性,但是搖晃燒杯實在是太耗費體力了。
 
  幾個月后,蒂比茨見到了世界最大的3D打印機生產商Stratasys公司的項目負責人,他們剛剛發明了一種可以在水里變形的高分子聚合材料。這種新材料一旦接觸到水,可以延展到自身長度的兩倍。借助設計軟件,蒂比茨將可延展和不可延展的兩種材料混合打印到一縷線中,只要將這縷線放入熱水中,用不了多久就可以彎曲變形,構成麻省理工學院的縮寫“MIT”。在第二次實驗中,他又加入了更復雜的算法和設計,使得放入水中的線彎曲成立方體,展現出3D的效果。
 
  對于蒂比茨來說,這項實驗取得了重大突破。設想這項技術應用到地下排水系統,4D打印機可以建造出收縮自如的排水管道。當颶風來臨時,管道可以變得更大利于排水,當洪峰過去后,管道又縮回原來的大小。不僅如此,這些管道還可以根據需要彎曲、扭動、變形,而不用擔心破裂。在地質災害頻發的地區,這種管道甚至可以自我組裝和修復。 

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