3D打印這種快速成型技術(shù)，正在逐漸被用于服裝、奢侈品、設(shè)計(jì)、建筑、工程、汽車，航空航天、醫(yī)療、教育以及其他領(lǐng)域(圖1)。具體地講，3D打印技術(shù)是以分層的數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用多種粉末狀或液體材料，通過逐層固化成型的方式來構(gòu)建具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的物體。3D打印過程一般通過熔融沉積、光固化、擠壓成型等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，一些具有高價(jià)值的零部件，已經(jīng)開始使用這項(xiàng)技術(shù)成型。美國NASA甚至打算將3D打印機(jī)送上太空，供航天員隨時(shí)使用。隨著技術(shù)的逐漸進(jìn)步，3D打印機(jī)的應(yīng)用也越來越廣泛，其價(jià)格也在逐年下降，正在逐步走進(jìn)尋常百姓的生活，將在我們的生活中掀起一場(chǎng)革命。
當(dāng)前3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用
3D打印機(jī)最早出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)90年代中期，與普通打印機(jī)工作原理基本相近，即內(nèi)裝的液體或粉末材料，通過電腦控制被逐層打印在接收裝置上，最后一層層地疊加起來，成為最終產(chǎn)品。但是，現(xiàn)有3D打印技術(shù)還存在著一些缺陷，其未來還有著遠(yuǎn)大的前景。隨著它的進(jìn)步，4D打印技術(shù)、連續(xù)液態(tài)界面打印(CLIP)技術(shù)等大量新理念得到開發(fā)。
4D打印的概念早在2013年就已經(jīng)被提出了，即打印出的材料可以隨著時(shí)間的推移、環(huán)境的改變，打印成品可以和水、空氣、溫度產(chǎn)生互動(dòng)，從而自動(dòng)變形（圖2）。根據(jù)設(shè)計(jì)，材料打印后可以自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀，因此可能被用于日用商品、生物醫(yī)療、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域。例如，Nervous System于2015年的“運(yùn)動(dòng)學(xué)連衣裙”上，展示了他們通過該技術(shù)打印的“運(yùn)動(dòng)學(xué)連衣裙”?，F(xiàn)有的4D打印所用的材料為可記憶高分子材料，如慢回彈聚氨酯材料等，它的泡沫受外力作用產(chǎn)生變形后，不像一般海綿能夠立即復(fù)原，而是緩慢地恢復(fù)原形而無殘留變形，從而使它們所構(gòu)建的物體“如機(jī)器般主動(dòng)制作，而不是先設(shè)定好物體然后再制作”。
4D打印技術(shù)演示
而連續(xù)液態(tài)界面打印技術(shù)是解決了現(xiàn)有3D打印技術(shù)速度慢、表面粗糙的技術(shù)缺陷，從而登上了2015年3月20日Science雜志封面。CLIP技術(shù)利用光敏樹脂在一定波長(zhǎng)紫外線作用下固化，且該過程可以被環(huán)境中的氧氣所抑制，這兩個(gè)條件的平衡所完成，可以將打印速度提高數(shù)十倍。
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