4d打印机工作原理【详细介绍】

是人类进步的阶梯。在人类探索的过程中，不断涌现新思想，并将这些奇思妙想变成现实的过程，就是不断进步的过程。当边肖还没有完全理解3D打印机的奥秘时，4D打印机就诞生了。它在3D打印机的基础上增加了时间线，这样打印出来的物体就可以自动组装。哇！太神奇了。那么，谁提出了4D打印机？它是如何诞生的？原理是什么？

1.4D打印出生流程

2013年2月25日，在美国加州长滩举行的TED2013大会上，来自美国麻省理工学院的Skyla·Tibbits向我们展示了4D印刷技术的无穷魅力。28岁的建筑设计师和计算机科学家Skyla·Tibbits是4D印刷研究项目的负责人。他在麻省理工学院的自组装实验室有一个750升的大鱼缸，足够喂一条鲨鱼。他发明的4D打印机目前只能在水中工作。据Tibbits介绍，4D打印技术的核心是自组装，这项技术已经在纳米级应用了很多年。Tibbits第一次教亚瑟·生物分子科学；在奥尔森的指导下，通过3D打印技术和嵌入式磁铁设计了一套可以自我组装的零件。只要用力摇晃烧杯，杯中的零件就会像有意识一样自动组装成脊髓灰质炎病毒的3D模型。这个实验证明了4D印刷技术的可行性，但是摇动烧杯太耗费体力了。

几个月后，Tibbits见到了全球最大的3D打印机制造商Stratasys的项目负责人。他们刚刚发明了一种可以在水中变形的高分子材料。一旦接触到水，这种新材料可以伸长两倍。在设计软件的帮助下，Tibbits将两种可延伸和不可延伸的材料混合打印成一根线。只要将这根线放入热水中，它就可以在短时间内弯曲变形，形成MIT的缩写MIT。在第二个实验中，他加入了更复杂的算法和设计，使水中的线弯曲成立方体，呈现出3D效果。

2..4D印刷介绍

所谓的4D打印就是比3D打印多一个D也就是时间纬度，人们可以通过软件设定模型和时间，变形的材料会在设定的时间内变形为需要的形状。准确地说，4D印刷是一种可以自动变形的材料。通过将设计直接嵌入材料中，可以根据产品设计自动折叠成相应的形状，无需连接任何复杂的机电设备。4D印刷是由麻省理工学院与Stratasys教育公司和R&D部门合作开发的，是一种革命性的新技术，可以在没有印刷机的情况下快速形成材料。形状会随着时间而改变。准确地说，它是一种可以自动变形的材料，不需要连接任何复杂的机电设备，只需将其放入水中，就可以根据产品设计自动折叠成相应的形状。4D印刷的关键是记忆合金。

3.4D打印原理

3D打印是提前建模，然后打印出成品，而4D打印的逻辑是通过打印机将产品设计嵌入到可变形的智能材料中。在特定的时间或激活条件下，可以按照事先的设计进行自组装，无需人工干预或供电。4D打印的过程如下:首先，对材料进行编程，使其对某些刺激做出反应，如冷、热、湿度，然后通过3D打印机将材料打印出来。这些物质中的颗粒形成了一种结合，这种结合可以，比如，使材料打印带将材料塑造成某种形状。马萨诸塞州技术研究实验室主任斯凯勒·提比茨(SkylarTibbits)表示，4D打印可以生产智能产品，可以自动适应外部变化并进行自我修复。比如，管道可以设计成根据水流而膨胀或收缩，或者在破裂时自我修复。自适应或自修复技术也可用于救灾或too空环境等恶劣环境。

4.4D打印的应用

对于这项技术的应用，Tibbits认为其自变形特性可以使物体在地下管道等无法到达的地方进行自组装。此外，这项技术还可能应用于家具、自行车、汽车甚至建筑的制造。

Tibbits正在寻找制造商与他合作，以便在这些领域进行创新。我们正在寻找必须使用这些材料的产品&hellip&hellip试想，如果水管可以自我延伸，响应不同的需求和流量，就可以省去挖街的步骤。

古恩说，4D印刷的概念是受生物自我复制能力的启发。但是，这项技术只能打印自动变形条状物体的下一个研究目标是打印工作表对象，然后是具有更复杂结构的对象。根据Tibbits和他的团队的说法，目前的4D打印机只能打印带状物体，这些物体可以从一维变为二维，从一维变为三维。未来，他们将设计和打印片状物体，然后是三维物体，从二维变为三维，三维变为更复杂的结构。

一些专家认为，这项技术的问世可能预示着自组装家具时代的到来。美国软件开发商、参与4D技术开发的Autodesk公司正在对此进行进一步研究。公司首席研究专家Carlo·葛恩说:想象一下这个场景。你在宜家买了一把椅子，放在家里。关键是椅子会自我组装。在4D印刷时代，产品将变得更加智能和人性化，空站和卫星将能够自我组装和自我修复，危险区域的工程将不再需要人类的参与，桥梁、大坝、道路、房屋&hellip&hellip一切都会按照设计自己建造。《变形金刚》中的场景将不再只是银幕上的幻想，敞篷车将更安全、更方便、更可靠。人们只需要坐在电脑前，根据自己的想法和需求设计自己的产品，然后点击打印你完了。

在知识更新越来越快的今天，培养我们的创新能力非常重要。生活中要敢于发现，勇于实践，有想法就要努力行动。虽然目前的4D打印技术还不够成熟，工程建设中使用的打印机价格过高，但边肖相信，随着技术的提高，4D打印机将在日常生活中得到普及。