3D和4D打印技術(shù)將對(duì)智能工業(yè)化產(chǎn)生怎樣的影響？

▲簡(jiǎn)單的4D打印結(jié)構(gòu)，遇水會(huì)自動(dòng)變形

智能機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、3D打印機(jī)這樣的產(chǎn)品正在一步步改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)觀念，“中國(guó)制造2025”的時(shí)代即將到來(lái)。不過(guò)，當(dāng)我們還在感嘆3D打印給制造業(yè)帶來(lái)的新活力時(shí)，4D打印技術(shù)卻已經(jīng)悄悄興起。在未來(lái)的4D打印機(jī)時(shí)代中，大部分產(chǎn)品不需要借助于工廠進(jìn)行生產(chǎn)，更多民用4D打印機(jī)走進(jìn)我們的生活，只需要一臺(tái)電腦、一臺(tái)打印機(jī)、部分原料，就可以制作我們需要的產(chǎn)品。

信息時(shí)代的發(fā)展已經(jīng)超越人們的認(rèn)知，越來(lái)越多像智能機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、3D打印機(jī)這樣的產(chǎn)品正在一步步改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)觀念，“中國(guó)制造2025”的時(shí)代即將到來(lái)。在產(chǎn)品制造領(lǐng)域，當(dāng)我們還在慶幸于3D打印給人類的產(chǎn)品生產(chǎn)帶來(lái)更多活力的時(shí)候，4D打印技術(shù)卻已經(jīng)悄悄興起。4D技術(shù)的獨(dú)特之處在于，能夠提前按照預(yù)先設(shè)定好的模型程序，在三維空間里實(shí)現(xiàn)時(shí)間維度的變化，制作出固定形態(tài)的產(chǎn)品。


4D打印
4D打印的核心關(guān)鍵就是在3D打印的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)“D”的維度，也就是時(shí)間“T”。我們也可以這樣理解，3D打印技術(shù)是具有固定形態(tài)的物品，隨著使用時(shí)間的推移，它的形態(tài)具有完整的固定性，不能發(fā)生形體上的改變，而4D打印可在某種環(huán)境因素（如水、光、電）的刺激下發(fā)生變化。也就是說(shuō)，4D打印擁有自我變形的能力，可以省去產(chǎn)品的裝配環(huán)節(jié)。

▲一個(gè)更復(fù)雜的4D打印結(jié)構(gòu)，同樣遇水會(huì)自動(dòng)變形

有很多人對(duì)4D技術(shù)還感到非常陌生，其實(shí)3D與4D的概念幾乎是同時(shí)提出來(lái)的，但是大家關(guān)注的焦點(diǎn)幾乎全在3D技術(shù)身上，忽視了對(duì)4D打印技術(shù)的關(guān)注。其實(shí)，無(wú)論是從實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值還是未來(lái)發(fā)展的前瞻性上，4D打印都更具有產(chǎn)品升級(jí)的革命性，它能夠引發(fā)整個(gè)商業(yè)模式的改變，對(duì)整個(gè)制造業(yè)產(chǎn)生顛覆式影響。

4D打印技術(shù)最早是由美國(guó)提出的，但一直沒(méi)有引起太多重視，直到2014年10月8日，美國(guó)《外交》雙月刊發(fā)表了一篇名為《準(zhǔn)備迎接4D打印革命》的文章，才讓更多的國(guó)家開始關(guān)注4D打印，開始著手在醫(yī)療、軍事、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)嵺`這種新技術(shù)。

4D打印技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論是對(duì)于正在尋求工業(yè)再發(fā)展的歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，還是正處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時(shí)期的中國(guó)來(lái)說(shuō)，都是一次難得的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

▲又一個(gè)4D打印結(jié)構(gòu)，會(huì)在熱水刺激下自組裝

隨著工業(yè)革命的不斷進(jìn)步，人力資源不再成為工業(yè)生產(chǎn)中的必備要素，只需要人類進(jìn)行提前的程序輸入，就可以使用4D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)零部件的自主生產(chǎn)，它可以應(yīng)用到汽車、機(jī)床等各個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)發(fā)展正在面臨一場(chǎng)以3D、4D打印技術(shù)為核心的新技術(shù)革命。

同樣，對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)很大的機(jī)遇。這種新技術(shù)剛剛興起，各個(gè)國(guó)家和企業(yè)還處于同一起跑線上，可以說(shuō)這是中國(guó)有史以來(lái)第一次參與到工業(yè)革命的興起過(guò)程中，我國(guó)在3D打印技術(shù)方面并不比歐美國(guó)家差，甚至在某些領(lǐng)域還要優(yōu)于西方國(guó)家。

但是，我國(guó)3D打印技術(shù)企業(yè)還在采取傳統(tǒng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)方式，依靠購(gòu)買核心技術(shù)，進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn)和銷售，導(dǎo)致3D打印在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)接受度仍然較低。同時(shí)，我國(guó)進(jìn)行3D打印技術(shù)研究生產(chǎn)的機(jī)構(gòu)相對(duì)較少，沒(méi)有出現(xiàn)明星級(jí)企業(yè)和專業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)集群，也就導(dǎo)致整體科研水平與國(guó)外相比仍有差距。以人力為核心的工業(yè)化生產(chǎn)仍然是現(xiàn)在工業(yè)模式的主流，新型的產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法打破傳統(tǒng)模式的限制，也就不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中創(chuàng)新的缺失，也成為阻礙3D打印技術(shù)得到發(fā)展重要因素。

未來(lái)，大部分產(chǎn)品將不再需要通過(guò)工廠生產(chǎn)，因?yàn)楦�多民�?D打印機(jī)將走進(jìn)我們的生活 — 只需一臺(tái)電腦、一臺(tái)打印機(jī)，以及原材料，我們就能自行制造出想要的物品。即使是一些精密的復(fù)雜產(chǎn)品，我們也可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，提出自己的需求，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化私人訂制，傳統(tǒng)商業(yè)模式將徹底失去價(jià)值，全球市場(chǎng)的發(fā)展模式將進(jìn)入一個(gè)新的階段。

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