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4D打印技术是指由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型,实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。

所谓的4D打印，比3D打印多了一个“D”也就是时间维度，人们可以通过软件设定模型和时间，变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。准确地说4D打印是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。

4D打印是指利用“可编程物质”和3D打印技术，制造出在预定的刺激下（如放入水中，或者加热、加压、通电、光照等）可自我变换物理属性（包括形态、密度、颜色、弹性、导电性、光学特性、电磁特性等）的三维物体。其中，“可编程物质”是指能够以编程方式改变外形、密度、导电性、颜色、光学特性、电磁特性等属性的物质。4D打印的第四维是指物体在制造出来以后，其形状或性能可以自我变换。

4D打印制造的物体至少有两种形式：一种是物体的各部分连接在一起，可自我变换成另一种形态或性能；另一种是该物体由可分离的三维像素（一种基于体积的像素，与平面像素类似，三维像素是“可编程物质”的基本单元，不同的“可编程物质”具有不同的三维像素）组成，三维像素可聚集形成更大的可编程部件，该部件也可分解成三维像素。

应用领域

（一）生物、医疗领域

1.人体组织及其组织器官

4D打印血管的材料不一定需要患者本人身上的细胞组织，只需在材料内部通过软件设计编程置入实践、触发介质等参数，以解决材料的唯一性难题。4D打印产品自我调整的特性，使制作取用的即时性也成为可能。在应用的适应性方面，4D打印的血管具有自我调节和自我修复的效果，这使得其在生物、医疗领域的应用有着其它技术无法企及的效果。

2.医疗器械

4D打印的主要应用构想，集中在人体植入物方面的医疗器械，如，纳米机器人、器官支架等。

（二）军事工业领域

4D打印的结构体具备自组装、多功能和自我修复能力，可以使未来军工设备根据部署现场环境和作战目标的不同，灵活调整以自适应实时战况，提高作战效能。结合4D打印技术的伪装服，可在兼顾轻便性的同时，能根据季节、周围环境重塑成需要的形态，为侦查人员执行任务提供便利性。4D打印还可以将大型军用设备，在未布置前以远比实际形状小得多的样子呈现，再将通过4D打印而成的结构放在特定的位置，然后自动变形、自动组装，在使用后还能回收带走。

（三）产品设计领域

与3D打印不同的是，4D打印将不再需要通过“定制”这一套程序来实现个性化产品制作，而是完全能即时地表达自己的想法并制作出来，且能随时更新自己的创意，从而用个性化元素构建自己的个性化生活，使得私人订制转向私人工厂，加快产品创新速度。在互联网+时代背景下，数字文件可在保证质量不受影响的情况下无限复制，而4D打印可以将这种数字精度扩展到实体领域，从而保证实体产品精确的批量生产，降低不良率，提高生产效率。

（四）交通工具

未来人们甚至可以根据所需汽车性能、外部形状、内部结构等购买汽车组件，随时随地通过组件的自组装形成个性化定制的汽车产品。与此同时，当前社会“停车难”的问题，随着资源、空间的日益消耗逐渐被放大，汽车以后甚至可以折叠成不占空间的形状，使停车问题不再令人头疼。未来4D打印汽车通过革新的智能材料，当重大事故或者自然灾害所产生的外部触发介质作用于材料时，其设计的反馈方式可最大程度保证车内乘客的安全，未来安全气囊可能被更具创造力的保护措施所取代。

（五）建筑与航空航天领域

4D打印在建筑领域具有无限的可能性，以地下排水系统为例，利用4D打印技术开发出的“自适应”水管，可以根据水管外壁受力的不同自行改变其管道直径、材料刚性，比如，遭遇洪水、地震等自然灾害时，能够扩大直径或者使材料变为柔性，以保证供水正常。另外，利用4D打印建构的房屋物理空间将被赋予可变性，根据光照变化等刺激因子的作用，房屋内部结构可以随用户需求而变化。例如会客时，卧室变为闲置空间。4D打印的房屋材料能通过一系列变化，将闲置卧室空间分配给会客所需的公共空间。

与建筑行业类似，航空航天工业对于空间的合理分配也有极高的要求，庞大的设备需要利用航天飞机的运送才能进入太空。而4D打印物体的自组装行为，能够为运输过程节省较大空间，可将打印完成的组件以便于运输的形状送往太空，在宇宙空间中完成自动变换形状、组装等行为，这将大大降低运输成本以及困难度。对于航空事业而言，运用4D打印技术制造的飞机，在面临特定环境变化时可以实现自我分解，以最为理想的状态（如，胶囊状安全防护罩）给乘客提供及时有效的保护。

（六）教育领域

4D打印也为教育行业打开了一扇新窗口，但鲜有机构、学者研究、探索如何将4D打印技术运用在教育领域中。传统教具、模型不具备“四维”的动态性，教师若通过特定的刺激方式使模型按照预定的变化方式，与课堂内容相结合，可以调动学习积极性、提高专注度。