相信各位對於3D列印並不陌生,即使對3D列印不熟,也聽過3D列印這項技術,而3D列印的基本概念是將列印物體切成好幾個斷面,透過斷面堆疊來印出實際物體《延伸閱讀:光固化3D列印原理解密!SLA、DLP、LCD列印技術比較!》。
不過你有聽過4D列印嗎?今天就要來與各位聊聊什麼是4D列印!
什麼是4D列印?
4D列印的概念最早可追朔至2013年MIT的Skylar Tibbits與Stratasys這間公司的共同開發結果,我們知道3D列印的3D對應到三維空間,而4D多出來的那個D指的是什麼呢?
答案是時間。
那麼4D列印物體如何變形呢?
4D列印的變形原理可參照圖2,從圖2(a)可知4D列印物體由兩種類型的材料組成,分別是支撐用的剛體材料以及作為關節用的可變形材料,當可變形材料受到外部刺激的時候,就會沿著特定方向變形,變形幅度達到一定程度後,便能仰賴剛體本身強度來支撐變形結構。

4D列印應用與發展
了解什麼是4D列印後,我們來看看4D列印有哪些應用潛力。從前面介紹可知4D列印物體在受到特定刺激後能夠隨著時間變形,而這種特性讓4D列印材料具有可編程特性(Programmable characteristics),能夠結合現有工業控制流程,其中一個例子如圖3所示,圖3展示一個能用溫度控制的4D列印夾爪。

主廚結語
本次與各位介紹4D列印的基本概念與應用,在3D列印普及的現在,4D列印要能進入大眾市場仍需一點時間,儘管如此,4D列印相當有應用潛力這點也不會改變,期待這項技術在未來發光發熱的一天!
參考資料
- Skylar Tibbits, 4D printing: multi‐material shape change, Architectural Design 2014, 84(1), 116 – 121
- Christian Muehlenfeld et al, 3D/4D Printing in Additive Manufacturing: Process
Engineering and Novel Excipients, 2018 - Sculpteo, 4D Printing: All you need to know in 2022
- FABIO NELLI, 4D Printing – a new concept, 2016