今年，3D列印已屆30周年並成為發展最快且有無限可能的科技之一，3D列印價格已降到1000美元以下，甚至售價 200 美元。研發人員正研發可自行改變形狀的「智慧」材料，因此3D列印正往第四度空間前進－－4D列印前進。 |
最近，香港公司MakiBox 開創號稱是目前最便宜的 3D 印表機，售價 200 美元，印出產品品質，跟 500 美元等級的機器相似，由一家在香港的硬體新創公司 MakiBox 獨立設計、開發、製造以及銷售。超低定價不是為搶佔市場，MakiBox 的製造哲學是：個人化的、極小規模的、高彈性生產模式。
什麼是4D列印中的第4個面向呢？
如今，研發人員正研發可自行改變形狀的「智慧」材料，因此3D列印正往第四度空間前進－－4D列印，又稱為適應性積層製造 (adaptive additive manufacturing)。
4D列印是最近被塑造出來的流行名稱，可歸因於物體隨時間改變形狀。4D列印在物體的長、寬、高當中增加了「時間」面向，有了時間面向(刺激)，物體具有適應性並有自我進化的能力。
雖然這並非新的概念，科學家對於4D列印出的物品的興趣卻持續增加，形狀記憶合金(shape memory alloy)便屬於這種科技，運用溫度改變來刺激形狀改變。其他過程包括加壓液體(pressurized fluids)、電活性聚合物(electroactive polymers)及化學製品的運用以及對光反應的「智慧」材料。
進行當中4D printing研究
近來，位於美國麻薩諸塞州Nervous System設計工作室列印出可完全應用4D列印科技的可穿戴式洋裝。
麻省理工學院(MIT)的研究員Autodesk及Stratasys正研究一些秘密材料去發展新的且有經濟效率可行性的4D列印應用。他們結合不同種類具有變形能力的聚合物跟纖維，例如對於熱或水的刺激之下的反應。目前，由麻省理工學院Skylar Tibbits領導團隊與知名4G列印公司Stratasys進行研究。他們想了解在加入「時間」(第四面向)條件之下的4D，是否可以印出精準且程式化改變物品之形狀與質性，而並非僅列印靜態的物品。
MIT研究員已經用了兩種材料並運用3D列印，製造出具有可適性(adaptive)的物品。一個是由Stratasys配方的吸水材料，目前是一個秘密。另一個是在僵硬狀態的堅硬塑料。他們還從吸水材質中創造出15 x 15吋平面方格，可作出複雜的幾何結構。
MIT媒體實驗室Dan Raviv博士表示：「我們的方法是利用不同特質的材料列印出3D結構：一種是保持僵硬，另一種則是可延伸原本材質的兩倍。延展性材料會策略性的放在主架構上，產生連結點，可以延伸摺疊，形成範圍更廣的形狀，就像是當被水活化時彎曲的稻草。例如：一個3D列印縮寫『MIT』的形狀演變到另一個形狀看起來像是縮寫『SAL』。」
未來4D printing
未來，4D列印可廣泛應用於改善在須適熱性或是濕性的產品，特別是可隨環境改變形式的衣服、鞋子。4D列印也可應用於健康照護產業，將預先程式化好的自我解體材料植入人體中。Raviv博士表示：「對於在人體裡的物件，我們想要縮小10到100倍，對於家用產品，我們想要增大10倍」。將來，4D列印加上時間第四面向，可望生產出撼動人心的新產品。(1066字；圖1)
參考資料：Adarsh Verma (December 27, 2014)，What is 4D Printing and Its 4th Dimension? http://fossbytes.com/4d-printing-4th-dimension/
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