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4D打印的发展瓶颈 挑战与机遇同行

时间:2018-01-29 15:35:18来源:科印网

  “3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术,实现了制造业从等材、减材到增材的重大转变,改变了传统制造的理念和模式。”而在这过程中,走过了30多年发展历程的3D打印从后宫走向了前殿,搭乘中国制造东风,有望步入发展的快车道。

  无独有偶,承继3D打印而来的4D打印,虽然刚迈上蹒跚学步之路,却已面临着一系列发展瓶颈问题,如设备、材料、技术等。而如何克服掣肘,让4D打印在突破发展中实现蜕变,不仅是尖端前沿科技者的思考,更是新兴科技创业者践行的机遇所在。

  设备:4D打印技术普及的突围点

  在3D打印的世界里,当我们需要打印大型工程项目时,必需使用大型机器才能制造出所需要的大型材料。比如建筑、管道等物品的打印,都对打印机提出了较高的要求,包括体积、精确度、可靠性等,这也让3D打印技术的推广与普及遇到了现实的屏障。

  面对3D打印的前车之鉴,4D打印走出了另外一条道路——依赖“智慧”材料让打印物在打印完成之后具有自变形的能力,这在很大程度上缓解了打印机对技术发展的问题。但是,“智慧”打印也就意味着对打印设备提出了更高的技术要求,而由此导致设备价格高昂的问题将再所难免,这也将在一定程度上,致使4D打印要经历一段漫长的发展普及期。

  对于小型4D打印机,也就是家用级的打印机来说,除了设备价格之外,打印精度、操作专业性等方面的问题,也还处于待完善阶段。这些在一定时期内仍制约着4D打印快速发展的要素,却也为有志于在4D打印领域创业的人士留出了一片未开垦的处女地。

  材料:“智慧”材料是成功的关键

  除了设备本身的制约之外,4D打印所面临着比3D打印更为严峻的问题,便是对特殊性打印材料的需求,因为相比较于3D打印而言,4D打印对所需材料的要求更高。

  首先,4D打印所需要的并非普通材料,而是带有记忆功能的智能材料,是一种能感知外部刺激,并能够通过判断而进行自我变形、组装的新型功能材料。

  其次,该材料不仅具备3D打印材料的可塑性,还要具有传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自我变形能力、自我组装能力、自我诊断能力、自我修复能力和超强适应能力,以及快速响应的变形、组装能力。

  目前,4D打印物还只能感应到水的刺激。换而言之,目前的触发介质还只是局限于水。而伴随着科技的进步和技术的发展,我们势必能在未来的某一天,借助于光、声、热、水、气、温等任意触发介质,实现对材料自我变形的触发。这也就是说,4D打印在走向成功的漫漫长路上,面临着无限挑战的同时也面临着无限的可能与机会。就如对每一项特殊材料的试用和测验,都存在着失败的风险和成功的概率一样,对4D打印材料选择和应用的关注与投入,将成为创业者们重要的方向和道路选择。

  设计:软件研发伴你一路同行

  4D打印之所以能够通过介质触发,从而在特定的时间下进行自我变形、自我组装,除了材料本身与打印技术之外,另外一个关键要素就是软件的设计,也就是通过程序软件,将变形要素直接设计在打印材料中,也可以通俗地理解为,3D是设计产品,4D是将打印机设计在模型中。所以,设计软件对于4D打印至关重要,也是目前需要重点突破的一个关键环节。而如何实现去专业化,让用户能进行“傻瓜”式地操作应用,则是4D打印技术的应用与普及所要解决的一个重要问题。

  模板初现,3D打印发展的这本教科书,将引领4D打印及相关领域的创业者们阔步向前;而在这个过程中,今天制约着4D打印发展的这些问题必将一一得到解决,并由此带动新一轮4D打印设备制造机会和应用软件的开发机会,以及新型材料的发展机会。

  与3D打印的“三十而立”相比,4D打印还只能算是个小婴孩。但漫漫长路,这项革命性制造技术的发展之路已徐徐拉开帷幕。而在这个过程中,越多的发展掣肘得到揭示,也就意味着越多的发展机遇为“大众创业,万众创新”而释放。


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