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列印新4代–4D列印

最近3D列印的技術正在不斷的發展,但一項新穎的列印概念已經開始崛起,即為4D列印。它可讓列印出來的物體由某一型態隨時間變化或外力自動轉換為另一種型態,例如,讓地下水管自動感應水量多寡而改變擴張或收縮其管徑
 
 
 
最近3D列印的技術正在不斷的發展,但一項新穎的列印概念已經開始崛起,即為4D列印。它可讓列印出來的物體由某一型態隨時間變化或外力自動轉換為另一種型態,例如,讓地下水管自動感應水量多寡而改變擴張或收縮其管徑,這是麻省理工學院內的自我組裝實驗室發表的新列印技術,目前已與企業合作研發一套可適應環境水管系統,不必透過人力修補水管或操作水閥,有如變形金剛一樣,不僅解決目前建築業與製造業所需耗費的大量人力與時間的問題,更顛覆人們對列印機的想像。

4D列印(4D Printing)是以3D列印技術做為基底進行加強,採用具有記憶性的材料列印,讓列印成品可在一定時間後或是某些外力條件下產生形態上的轉變,且不需透過人為或是電力等外界力量便可達到自動變形的目的。4D列印採用的材料為記憶合金材料或是光敏材料,記憶合金可記憶原有的物體形狀,主要是由鐵、鎳或是銅等多種金屬合成,當受到外力如重力或溫度的影響會產生形變,但當外力消失後會再回到原始形狀;光敏材料則是會因為接收光線的多寡而產生不同的形變。

4D列印技術可以讓物體具有適應環境變化的效果,例如地震發生時,地下水管可根據壓力方向而改變其形狀,讓管線不會因此斷裂或受損;亦或是太陽能的儲電系統可根據天氣而自動調整太陽能吸收板的面積,增加吸收到的光能機會或降低淋雨耗損的機會。

4D列印或許將是列印技術的明日之星,但目前仍面臨技術難題,例如目前仍無法列印大型或可嵌入電子功能的物件,故難以將該技術發展於建築設施或是電子產品上。因此未來會先由小而大或由簡而精的方向發展,像是在醫療保健的領域,可以4D列印出可自動調整間隙的牙套以進行牙齒矯正,或是讓建築物具有簡單自動修補功能,可自動填補牆壁裂縫。相信未來4D列印的技術普及後,可以讓我們的生活環境更加美好。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─網路科技、電子商務與創業,以及虛擬社群和社交網路」執行團隊撰稿/2014年5月)

責任編輯:林芬慧|國立中山大學資訊管理系網路行銷研究團隊
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