「4D列印」要來了?麻省理工學院向你介紹添加第四維度「時間」的4D列印!

3D列印可以說是最近幾年科技界裡的當紅炸子雞,隨著研究發展它的功能也漸趨廣泛,從初期的製造模型、試製產品的應用延伸到現在的製造食物、印製器官等等,無不帶給社會大眾無限遐想。然而,正當3D列印的話題還在眾人的口中竄燒時,美國麻省理工學院自我組裝實驗室的Skylar Tibbits已經在開發一項號稱「4D列印」的技術。

Skylar Tibbits認為,雖然現在的科技發達,使我們能夠在短短幾年間將數百萬個零件組成一棟棟摩天大樓,或是製造精密的太空船飛向宇宙,我們所發展的科技看似效率極高,但卻難以與自然界相較。蛋白質能夠在極短的時間內完成折疊,DNA能僅花費約1小時完成複製,完成如此複雜的過程,足見自然界極高的效率。於是,Skylar Tibbits開啟了自我組裝的研究,他透過將欲組裝之物解碼為簡單序列,再加上一些外力,活化可編成材料,使之能夠自我摺疊組裝。然而,研究總是伴隨著挑戰,能不能夠在沒有感測器、蕊片與線路的情況下被動地完成自我組裝便是Skylar Tibbits下個要解決的問題。

因緣際會下,Skylar Tibbits遇到了3D列印公司Stratasys所找到的一項列印材料,該項列印材料能夠在水中自行膨脹為原來的150%;而Skylar Tibbits則利用幾何的概念,混入另一種可於水中變硬的材料,透過編成輸出,使列印出的物體在受到外力的影響(如:水)時,能夠依據設計圖自行摺疊,完成所謂4D列印的第四個維度——時間,使被列印的物體能夠隨著時間的推移發生形態上的自我調整。

這樣的發明可以大幅改善現行的一些科技運作,以水利系統為例,水管的容量與可承受流速是固定的,需要透過幫浦、閥門來加以控制,如果遇到一些狀況,就必須將其挖出才能解決,但如果我們透過這樣的技術印製水管,使之在受到外力影響時,能夠自行改變構型,或許就可以完成一個無需幫浦與閥門的系統。

目前,該項技術僅能列印自動變形的條狀物體,下一個目標則是較為複雜的片狀物體,要讓自然界中奈米級的組裝發展到人的大小將是一大挑戰。

資料來源:TEDSmithsonian.comSelf-assembling lab

延伸閱讀:FLUX:來自台灣多功能3D印表機,啟動MAKER新時代

林義力

嗨!我是Lee(力),一個喜歡藉由創造增廣見聞、享受挑戰的人。我對於創新科技充滿好奇,時常閱讀相關文章,甚至自行查閱第一手的資訊。此外,亦有感於生活周遭的想像力隨著年齡增長而趨於減少;因此,想貢獻自己小小的力量,藉由文字並透過Router U傳達至生活周遭,刺激更多的想像力。
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  • RoadElce

    感覺這項研究太執著於Printer了,如果是要尋找特定材料讓他在接受特定訊息或時間點後變化形態的話,基本上應該已經脫離了Print這個動作了吧,用現有的東西來大略的形容這的東西(影片中的示範),大概就像是應用3D列印技術(有提及3D列印,但製作過程還待細查)採用記憶合金的物料印刷出立體的物件,隨著時間或條件變形的是"材料"不是"列印"這個因素,也就是最基本的問題,"列印"與"型變"是可以定義為互通的"行為"嗎?若硬要冠上第4D"時間"在印刷技術上,又可能會有另一項衝突,也就是所謂的"時間"究竟要歸納在因刷時所需要花的時間還是印刷完後物品自己變形的時間?若是前者,印刷品變形與否則不重要了(如果印刷中會不斷隨時間變形則另當別論),若為後者那樣跟3D印刷與"時間"關聯又該如何定義?
    也許脫離Printer以一個新的製程技術來說會更適合這項研究

    • Lin

      我覺得研究者應該是想用3D列印的技術來將兩項材料依適當比例在特定位置印出來,讓他們在印出後能自行便形成設計的東西,有可能是因為這樣的混合材料必須要使用到3D列印,所以他才宣稱是4D列印

      • RoadElce

        但是整個研究最後的焦點是擺放在成品能夠自行依照不同條件型變阿…焦點跟原本的初始點快要毫不相干了才有此疑惑,快要變成研究目標卻是拿製作過程來分類,就像是今天若換成用車床銑床甚至CNC去加工一塊記憶材料,最後總不可能因為材料本身的性質會產生記憶功能,而去把這個作品歸類成新的記憶CNC或是記憶車銑技術吧…工法無法造成型變的基本條件來說,整個研究就不應該歸類在Print方面了…除非今天能讓這個作品產生型變的因素是真的來自3D印刷的更進步技術或技巧…

    • RICE

      是把數種材料混合輸出
      當然與列印這個動作有關,當下的材料混合模式,直接影響整個物件受外在條件影響之下的演化
      我覺得你有點太鑽名詞牛角尖了

  • 賴打

    我也覺得其實很多技術和 Printer 根本關系不多,只是文章或新聞為了博版面,硬要加上一個 3D列印。就和15年前什麼東西都要加.com,10年前什麼東西都要加上奈米一樣。