4D打印：顛覆未來社會
科技與人文
作者：陳根
4D打印技術，就是在3D打印的基礎上增加一個“時間”的緯度，可以為製造業、商業、醫療健康等眾多方麵帶來顛覆式變革
在我們剛剛開始有點了解3D打印並為之驚歎的時候，如今的科學界已經開始思考4D打印將如何改變這個世界。
什麼是4D打印
我們最為熟知的概念中普遍存在的是2D，也就是在平麵上打印，比如打印個文件、圖紙、照片之類，也就是X、Y構成的維度。而到了3D打印，通俗的理解就是在X、Y維度的基礎上增加一個Z維度，就構成了三維立體。但到了4D打印，所增加的維度不再是X、Y、Z所構成的立體維度，而是在這些維度之外所增加的時間維度。
所謂4D打印技術，就是在3D打印的基礎上增加一個“時間”的緯度。所有物體都因時間而存在，物體形狀改變也需要時間。4D打印融入了時間，也就是表示4D打印就是打印出可以隨時間變化而改變的物體。3D打印是預先建模再打印出成品，而4D打印的邏輯，是把產品設計通過3D打印機嵌入可以變形的智能材料中，在特定時間或激活條件下，無需人為幹預，也不用通電，便可按照事先的設計進行自我組裝。
4D打印的應用前景
從科幻世界走入現實生活的4D打印，將給我們的生活帶來哪些改變？又將給包括工業、農業、商業等人類社會的各領域發展帶來怎樣的深遠影響？
1.4D打印實現工業製造集約化。我們可以通過工業4.0或3D打印，將產品由批量化生產向定製化製造轉移；而在此基礎上發展出來的4D打印，則可以在更高層次上解決產品自行組裝的問題，並且增加產品自行創意變化的環節。
3D打印技術的出現，對於幫助解決一些複雜結構的設計有了更為直接的幫助，包括讓一些結構部件變得更輕盈、更結實，但無法實現應對於外力環境變化而自我驅動變化。4D打印技術的運用，將可以滿足不同環境的變化。比如運用4D打印技術的飛機，在麵臨特定環境變化時可以實現自我分解，以最為理想的狀態給乘客提供保護；在航天方麵也能為人類更深入地探索宇宙奧秘提供更大的便利。
同樣，對於日常的工業領域而言，4D打印技術將徹底改變當前製造與商業的業態形式；同時還將簡化工業製造中的繁瑣環節，將浪費降到最低，實現能源利用最大化。
2.大幅降低製造成本並取代人工組裝成本。不論是現代製造技術，還是基於工業4.0、中國製造2025的新製造技術，對於生產複雜或者個性訂製產品來說，製造和組裝成本都是偏高的，甚至還會隨著部件的複雜程度同比例上漲。而在4D打印技術支持下的產品製造，部件與產品本身結構的難易程度將變得不再重要。因為通過對整體產品不同部件進行的一體化打印，以及可變形自組裝將讓組裝成本化整為零，由此最大幅度地降低產品的生產製造成本。
4D打印的產品部件，將不再需要廠家或用戶自行組裝。廠商根據用戶的需要，將所製造的產品運送到指定地點放置好後，用戶在需要的時候直接給予介質觸發，打印物就會實現自動組裝，這就取代了當前依賴人力進行組裝搭建或拆解的方式，人力成本也將由此得到釋放。
3.4D打印為人體派駐癌症疫苗。借助3D打印技術進行一些器官、肢體打印並與患者有效匹配，已經在醫學領域被證實應用的可行性。尤其對於一些相對骨質的肢體，應用3D打印技術更是不在話下；對於一些軟組織器官，3D打印技術的應用也在不斷嚐試中。
在3D打印技術發展的基礎上，4D打印將進一步升級腦洞思維、開闊視野格局。甚至，人類對於4D打印的最具顛覆性技術應用，將不是局限於器官、肢體的打印，而是人體細胞的打印。通過打印這些納米級與人體細胞類似的藥物細胞，將相對應的癌細胞病毒設置為介質觸發源，然後將其注射到人體內環境。那麼，當這些4D打印的“人體衛士”細胞在體內巡邏時，一旦遇到癌細胞就能觸發形變，實現點對點的藥物釋放，從而將癌細胞病毒消滅，並隨人體代謝排出體外。
4D打印在該方麵的應用，或許將成為人類戰勝癌症的一條有效技術通道。由此以後，人類體內將常駐“人體衛士”——癌症疫苗，時刻監測著體內環境的癌細胞變化，徹底杜絕癌症病變的機會。同樣，對於人類所接觸的一些未知病毒，也可以借助於4D打印技術以疫苗的形式注射進人體進行預防。
4.推動私人訂製向私人工廠邁進。在3D打印技術以前，私人個性化訂製幾乎不太可能，我們所有的消費隻能基於工業批量化生產而進行。對於製造商而言，他們需要通過對不同零部件及其供應鏈的整合，從而進行大規模的工業化、標準化、自動化生產來降低成本，提升企業效益，因此很難滿足個性化需求。但到了3D打印時代，滿足消費者的個性化需求將成為生產製造的基本要求，甚至根據用戶的喜好進行私人訂製也不再是什麼問題。