它是人类进步的阶梯。在人类探索的过程中，不断涌现新思想，将这些奇思妙想变为现实的过程，就是不断进步的过程。在充分了解3D打印机的奥秘之前，4D打印机就诞生了。它为3D打印机添加了一个时间线，以便可以自动组装打印的对象。哇哦！太神奇了。那么，是谁提出了4D打印机呢？它是怎么诞生的？原理是什么？

1.4D打印诞生过程

2013年2月25日，在加州长滩的TED2013上，麻省理工学院的Skylar Tibbits向我们展示了4D印刷技术的无限魅力。28岁的建筑师兼计算机科学家斯凯勒蒂比特是4D印刷研究项目的负责人。他在麻省理工学院的自组装实验室里有一个750升的鱼缸，足够喂一条鲨鱼。他发明的4D打印机目前只能在水中工作。根据Tibbits的说法，4D印刷技术背后的核心是自组装技术，这种技术已经在纳米尺度上使用了很多年。起初，在生物分子科学教授Arthur Olson的指导下，Tibbits通过3D打印技术和嵌入式磁体设计了一套自组装零件。用力摇动烧杯，杯子里的零件会自动组装成脊髓灰质炎病毒的3D模型，就像它们是有意识的一样。这个实验证明了4D印刷技术的可行性，但是摇动烧杯太费力了。

几个月后，Tibbits遇到了全球最大的3D打印机制造商Stratasys的项目负责人。他们刚刚发明了一种可以在水中变形的聚合物材料。这种新材料一旦与水接触，就能伸展到自身长度的两倍。在设计软件的帮助下，蒂比特将可延展和不可延展的材料混合并印刷成一根线。只要将线放入热水中，弯曲变形的时间不会太长，就形成了MIT的缩写。在第二个实验中，他加入了更复杂的算法和设计，将放入水中的线条弯曲成立方体，呈现出3D效果。

2.4D印刷介绍

所谓4D印刷比3D印刷多了一个“D”，即时间纬度。人们可以通过软件设定模型和时间，变形后的材料会在设定的时间内变形成需要的形状。准确地说，4D印刷是一种可以自动变形的材料。设计可以直接内置在材料中，可以根据产品设计自动折叠成相应的形状，无需连接任何复杂的机电设备。4D印刷由麻省理工学院与Stratasys教育研发部门合作开发，是一项革命性的新技术，无需印刷机即可快速成型材料。形状会随着时间而改变。准确的说，是一种可以自动变形的材料。只需放入水中，不需要任何复杂的机电设备，就可以根据产品设计自动折叠成相应的形状。4D印刷的关键是记忆合金。

3.4D打印原理

3D打印是对成品进行预建模再打印出来，而4D打印的逻辑是通过打印机将产品设计嵌入到可变形智能材料中，在特定的时间或激活条件下根据预设计的设计进行自组装，无需人为干预或通电。4D打印的过程如下：首先，对材料进行编程，使其对某些刺激(如冷、热和湿度)做出反应，然后用3D打印机打印材料。这些物质中的粒子形成键，例如，可以使材料打印带将材料成型为某种形状。马萨诸塞州技术研究实验室主任Skylar Tibbits表示，4D印刷可以生产智能产品，能够自动适应外部变化和自我修复。例如，管道可以设计成根据水流膨胀或收缩，或者在破裂时自我修复。自适应或自修复技术在救灾或太空环境等恶劣环境下也能派上用场。

4.4D打印的应用

对于这项技术的应用，Tibbits认为它的自变形可以使物体在难以到达的地方自组装，比如地下管道。此外，这项技术还可以应用于家具、自行车、汽车甚至建筑物的制造。

Tibbits正在寻找制造商与他合作，以便在这些领域进行创新。“我们正在寻找必须使用这些材料的产品.想象一下，如果水管可以自己延伸，满足不同的需求和流量，挖街道的步骤就可以省下来。”

奥贡说，4D印刷的想法是受生物自我复制能力的启发。但这项技术在初期只能“打印”自动变形的条状物体，其下一步的研究目标是“打印”片状物体，进而是结构更复杂的物体。据Tibbits及其团队介绍，目前的4D打印机只能打印条状物体，实现了从一维到二维、一维到三维的变化。未来，他们将设计和印刷片状物体。

　　一些专家们认为，这一技术的问世可能预示着自我组装家具时代的来临。软件开发商、参与4D技术开发的欧特克公司正在对此进行更进一步的研究。该公司首席研究专家卡洛·奥古恩称：“想象一下这样的场景，你在 宜家 买到一把 椅子 ，然后把它放到你的屋子里，关键的是，这把椅子会自我组装。”在4D打印的时代，产品将变得更加智能化和人性化，空间站和卫星将能实现自我组装和自我修复，危险地区的工程将不再需要人的参与，桥梁、水坝、公路、房屋……一切都将按照设计自行建造。《变形金刚》里的场景将不再只是银幕上的幻想，可变形的汽车将更加安全、方便、可靠。人们只需坐在电脑旁，根据自己的想法和需要，设计出适合自己的产品，然后轻点一下“打印”便大功告成。

　　在知识更新越来越快的今天，培养自己的创新能力非常重要，在生活中我们要敢于发现敢于实践，有想法就要努力去行动。虽然目前4D打印技术还不够成熟而且运用在工程建设方面的打印机照价太高，但相信，随着技术的提高，4D打印机一定会在日常生活普及。