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90d150c9512d20aeb7e6a051bda7e264 你絕對聽說過 3D 印表機,但最近有一間工業用 3D 印表機製造商 Stratasys,開發出一種新的材料,並與麻省理工學院的「自我組裝實驗室」合作,替 3D 列印技術的更高層級,下了一個新的註解,搶先宣告 4D 列印即將誕生。

對於工業及製造業來說,3D成型的技術其實並不稀奇,這種不需要模具,就能快速生成各種模型及零件的製造技術,早在1980年代開始便已逐漸成熟,但由於機器設備之昂貴,遠非平常人所負擔得起,所以直到最近,3D列印技術才開始有普及到一般消費市場的趨勢。3D列印的概念並不難理解,因為所謂的3D,就是由長、寬、高三個維度所構成,因此你只要設定好電腦中3D建模的體積大小,在不考慮耗損的情況下,3D印表機是可以分毫不差的列印出完整的實體出來。

那4D列印技術又是什麼?我們都知道,4D就是在長、寬、高之外,另外加入了時間的維度,如果套用到列印技術上的話,指的就是你所列印出來的東西,可以依照你預先設定的程序,隨時間而改變形狀,這種奇特的概念,得從麻省理工學院的「自我組裝實驗室」(Self-Assembly Lab)說起。

自我組裝實驗室致力研究於機械與建築方面的結構性改良。

自我組裝實驗室的主持者Skylar Tibbits研究員,本身是一名建築師、設計師和電腦科學家,他認為在不久的未來,像建築物和機器設備等這些人工物件,都將擁有自我組裝、複製和自我修復的能力,就像是存在於生物中的DNA與蛋白質一樣,2011年的TED大會中,Skylar Tibbits也向世人解釋了自我組裝構想與初步成果的呈現,只要將經過特殊編碼的程序嵌入至元件之中,便能讓元件擁有可變形的重組特性,我們在TED演說影片中可以看到,兩條同樣材質的鏈子,透過搖晃的動作施予能量,鏈子便能依照預先設定好的編碼結構,折疊變形成不同的樣子。

▲要讓自我組裝程序成功進行,必需具備單位幾何結構、元件吸引力及能量等三個要素。

▲2011年TED大會演講影片:我們能製造出可自我建構的物體嗎?

也許是預見到這種重組變形性質的未來發展,一家專門製造工業用3D印表機及3D模型的Stratasys公司,便與Skylar Tibbits的自我組裝實驗室合作進行研究,期望將此種技術應用到3D印表機所列印出的模型上頭,且最近終於有了重大的突破,由Stratasys開發出的一種尚未命名的新材料,因為它能夠跟水進行反應,故能夠加以編程而進行變形的機制,也因此Stratasys公司隆重稱之為下一代的4D列印技術。

▲在這段75倍速的影片當中,可以清楚看見這條鏈狀物體的變形過程。

你或許會問,這東西到底有什麼用?其實用途還滿廣泛的,除了水以外,未來也可能開發出與光、熱或壓力進行反應的新材料,所以像是從IKEA買回的家具,你不用自己組合,放在燈光下,它就會慢慢變形成桌椅。地下水管線,遇到地震時,也可以依照受壓的部位來進行變形,減少管線破裂的危險,還有不用人力便能搭建的組合屋等等,而對於更精密的機器,則也可能夠透過更複雜的編碼程序,進行二次或三次的變形,就有如變形金剛般的科幻場景一般,但這項技術目前還處於研究階段,要達到足夠的實用性,的確還有一段很長的路要走。

▲未來可能再也不需要拿起螺絲起子辛苦的組裝家具了。

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