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伴隨著以數(shù)字化為核心的第三次工業(yè)革命浪潮到來，3D打印機(jī)被譽(yù)為2012年八大發(fā)明之一，是繼蒸汽機(jī)、電腦、互聯(lián)網(wǎng)后又一項(xiàng)偉大的創(chuàng)造，美國甚至把3D打印技術(shù)作為本國制造業(yè)浴火重生的希望。然而就在大家開始琢磨打印個(gè)蒼老師的時(shí)候，4D打印的橫空出世，讓不少人頭腦有點(diǎn)亂，這又是何方神器呀。
據(jù)媒體報(bào)道，2月26日，在加利福尼亞舉行的TED大會(huì)上，來自麻省理工大學(xué)的設(shè)計(jì)師、工程師、電腦科學(xué)家思凱樂·特比特率先提出了4D打印技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的核心就是打印出一樣物品后，可以自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境然后變化形狀。
在發(fā)布會(huì)上，他簡單演示了4D打印技術(shù)的應(yīng)用。在將一根類似“繩子”的材料放入水中后，繩子自動(dòng)開始變形，逐步變成了之前預(yù)定的形狀，這個(gè)看似神奇的變化，其實(shí)是通過給材料的不同部分編寫程序來實(shí)現(xiàn)的。思凱樂·特比特表示，“我們所想表達(dá)的意思是，你可以設(shè)計(jì)了一些東西，打印出來后，會(huì)自動(dòng)變形和發(fā)展，這種感覺就像是很自然地給這些打印材料注入靈性。
大膽設(shè)想一下，如果水管能夠自我延伸，應(yīng)對(duì)不同的需求和流量，這樣就能夠省掉挖掘街道的步驟。如果你在宜家買到一把椅子，然后把它放到你的屋子里，這把椅子竟會(huì)自我組裝。有網(wǎng)友想象更大膽，未來購物，打開包裝，它就會(huì)自動(dòng)變成完整的大衣柜、汽車。聽起來真有些不可思議，這會(huì)是真的嗎？
4D打印材料是關(guān)鍵
實(shí)際上，4D打印比3D打印多了一個(gè)“D”也就是時(shí)間軸。繩狀物體中復(fù)合了兩種核心材料，一種合成聚合物在水中可膨脹至超過原體積的兩倍，另一種聚合物則在水中可變得剛硬。按照設(shè)計(jì)圖將兩種材料復(fù)合，吸水的物質(zhì)膨脹，驅(qū)動(dòng)接頭處移動(dòng)，從而創(chuàng)造出預(yù)先設(shè)定的幾何變形。變形速度主要取決于水溫和吸水材料的屬性，這個(gè)變化過程不可逆。
如果4D打印真的商用，將會(huì)讓快速建模有了根本性的轉(zhuǎn)變，3D打印必須預(yù)先建模、掃描，之后使用物料打印出產(chǎn)品，而4D打印直接將設(shè)計(jì)內(nèi)置到物料當(dāng)中，簡化了從設(shè)計(jì)理念到實(shí)物的造物過程，讓物體能自動(dòng)創(chuàng)造，不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備。
然而經(jīng)過我們一番深入的了解，一盆冷水潑到腳。麻省理工學(xué)院4D打印研究小組的成員Andrew Manto接受采訪時(shí)就表示，目前受到3D打印機(jī)、打印材料以及技術(shù)成熟程度等因素影響，4D打印只是停留在一個(gè)概念，仍處于研發(fā)狀態(tài)。
而從特比特對(duì)外公布的一些文字材料來看，4D打印技術(shù)未從概念轉(zhuǎn)化為真正的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，他們只是接觸到很膚淺的層面，關(guān)于可再生、可展開材料的很多問題都沒有搞清楚，還沒有尋找到水以外的能量來源，所以實(shí)驗(yàn)僅僅在結(jié)構(gòu)簡單、體積很小的吸管狀物體上進(jìn)行。至于很多媒體上提到的形狀記憶合金，只是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的變形，恢復(fù)其變形前原始形狀的合金材料。
早在上世紀(jì)60年代，科學(xué)家在就觀察到其具有宏觀形狀變化的記憶效應(yīng)，但它并不是4D打印的菜，因?yàn)樾螤钣洃浐辖鹗窃谔囟ㄍ獠織l件下回歸原來的形狀，而不是被制造，完全兩回事。
3D打印在“降溫”
通常來說，傳統(tǒng)制造技術(shù)是“減材制造技術(shù)”，3D打印卻是反其道行之的“增材制造技術(shù)”。此前業(yè)界把3D打印技術(shù)看成是“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”，各種新聞輪番轟炸，在百度搜索關(guān)鍵字“3D”打印，從打印器官、漢堡到房子、飛機(jī)、沖鋒槍，3D打印儼然已是美國科幻作家羅伯特希克利筆下的“萬能制造機(jī)”。
在各種數(shù)據(jù)面前，泡沫終究要破的。去年全球3D打印產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值是17.2億美元，不到制造業(yè)總GDP的0.01%。根據(jù)中國最早從事3D打印研究的中國工程院院士盧秉恒估算，即便3D打印保持每年30%以上的速度增長，到2020年全世界3D打印產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值也只有50-60億美元，到目前為止，國內(nèi)真正能從事3D打印機(jī)研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)不超過5家，剩下的只不過是小作坊而已，產(chǎn)品精度遠(yuǎn)達(dá)不到商用要求。
今年2月14日，做空機(jī)構(gòu)美國香櫞公司發(fā)布了針對(duì)3D打印龍頭美國3D系統(tǒng)公司的報(bào)告，指出3D系統(tǒng)公司通過自己的鼓吹以及某些財(cái)經(jīng)資訊網(wǎng)站的搖旗吶喊，故意夸大3D打印技術(shù)的發(fā)展程度，導(dǎo)致3D打印機(jī)廠商股價(jià)出現(xiàn)嚴(yán)重泡沫。
報(bào)告對(duì)3D系統(tǒng)公司為波音公司F-18戰(zhàn)機(jī)提供零部件的說法提出了質(zhì)疑，稱3D系統(tǒng)公司未能向波音公司提供任何金屬零部件，也未能因此而獲得任何收入，而對(duì)于3D系統(tǒng)公司CEO所稱的“公司打印機(jī)生產(chǎn)的大約90個(gè)不同的零件安裝在F-18戰(zhàn)斗機(jī)上”，實(shí)際上是一家名為RMBProducts的公司從二級(jí)市場上購買了3D系統(tǒng)公司的打印機(jī)產(chǎn)品，在經(jīng)過人為二次手工改裝后，為F-18戰(zhàn)機(jī)提供了零件。
股價(jià)更能說明問題，3D系統(tǒng)公司股價(jià)2011年基本徘徊在15美元左右，進(jìn)入2012年后，持續(xù)走高。至今年1月下旬，已經(jīng)創(chuàng)紀(jì)錄的達(dá)到69美元，漲幅超過300％。另一家掌握3D打印核心技術(shù)的Stratsys公司漲幅更為驚人，股價(jià)從20美元啟動(dòng)，在一年多的時(shí)間里持續(xù)上漲，至2013年1月下旬，最高已上漲至92美元，漲幅達(dá)360%。
然而隨著3D技術(shù)在歐美國家的急速降溫，最近一個(gè)多月來，3D系統(tǒng)公司和Stratsys公司股價(jià)如坐上過山車般，出現(xiàn)直線下滑。截至上周末，3D系統(tǒng)公司已從近70美元的最高點(diǎn)橫遭腰斬，下跌至32.92美元，而Stratsys公司的跌幅也達(dá)到23%。
3D打印雖然全能，但昂貴的費(fèi)用和技術(shù)以及材料上的缺陷是其軟肋，這是不能回避的。
從目前市場情況來看，民用3D打印機(jī)售價(jià)在1萬元以內(nèi)，而用于原型制造和大型結(jié)構(gòu)件直接制造的3D打印機(jī)售價(jià)從100萬到1500萬不等，成本難降、打印時(shí)間過長、在精度上難以與傳統(tǒng)方法媲美，是3D打印機(jī)眼下必須的解決的問題，否則要想成為主流很難，至于4D打印，暫時(shí)就當(dāng)
