打印裙子运动学

能动的4D打印

3D打印还没普及，现在4D打印已经来了。从2D到3D我们知道是增加了一个空间的维度，从3D到4D是增加了一个...

3D打印还没普及，现在4D打印已经来了。从2D到3D我们知道是增加了一个空间的维度，从3D到4D是增加了一个时间的维度。4D打印换句话说，是打印出来的东西可以随着时间的推移发生形态上的变化——能变形。

这种能变形的特性主要来源于新材料技术。

今年2月份的时候，哈佛大学的实验室就采用4D技术做出了一种能够自己变形的花。研究人员在一个像针管一样的打印机里，加入了使用纤维素纤维、木浆丙烯酰胺水凝胶制作出了一种特别的胶状物，看起来就像粘稠的糖浆一样。把它从针头像画画一样挤在一块平板上，画出一朵花的形状。

然后把它泡在水里，这朵花就会慢慢盛开而且不断变化。

当时看过这段视频之后，其实没有什么感觉。这个花儿泡在水里的样子是很漂亮，它跟我们有什么关系呢？然后呢？

然后，麻省理工大学和新加坡科技设计大学的工程师最近就在《自然》（Nature）杂志上发表了标题为复合材料4D打印与可塑形状记忆聚合物（Multimaterial 4D Printingwith Tailorable Shape Memory Polymers）的文章。

毕竟把材料泡在水里的应用实在太有限了，而穿在身上，4D打印的前景就广阔得多。美国麻省科技设计公司“Nervous System”就根据4D打印技术和可塑形的材料，打印出了全球第一件“4D裙子”。

这个裙子最厉害的地方在于解决了不合身的问题，它会根据穿戴者的体型情况进行自我改变。更神奇的是还可以自己变化造型。

它采用的是“选择性激光烧结技术”。整个裙子看上去像是一张网，由2279个三角形和3316个连接点构成，三角形和连接点之间的拉力可以随着人体的形态变化，即使以后变胖或变瘦，这条4D裙子也不会不合身。

4D打印的东西还有一个特点，就是非常易于保存和运输。刚刚打印出来的衣服看上去就像是一块很小的布料，准确地说处于一种压缩状态，而一旦处于特定条件，它会自动“生长、变化”成它原本被设计的样子。整个生长变化的过程大量运用了理论力学当中的“运动学”原理，都是事先通过数学模型计算好的。

它还解决了3D打印当中的一些痛点。以前我们也看到过3D打印房屋的新闻，非常节省材料，但是依旧需要人工把每一个房屋部件拼接起来。而4D打印，理论上可以让房屋自己平地而起。

2015年10月份，荷兰埃因霍温技术大学（TU Eindhoven）的研究人员制造出了一台体型具体大的混凝土3D 打印机。如今，一年多时间过去，这支研究团队终于得到埃因霍温（Eindhoven）市政府的许可，建造一栋3D打印混凝土房子——这在欧洲也是首次。下图为打印出的零件。