4D打�。�3D打印的沿襲和升華
就像當(dāng)前所有的制造過(guò)程一樣，3D打印是造物呈現(xiàn)的終結(jié)；而4D打印則是造物呈現(xiàn)的開(kāi)始，就像人類(lèi)的誕生一樣，3D打印的物體是“死”的，而4D打印的物體卻是“活”的。

一、4D打印是3D打印的沿襲
3D打印和4D打印都是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的導(dǎo)引下，經(jīng)過(guò)逐層堆積生成零部件的制造工藝。4D打印基本沿襲了3D打印的工藝原理，只是在所采用的材料上進(jìn)行了創(chuàng)新，從而由過(guò)去的三維擴(kuò)展為四維。4D打印在3D打印的基礎(chǔ)上增加了時(shí)間維度，也就是說(shuō)，4D打印的產(chǎn)品是可以隨時(shí)間和外界刺激變化而改變的物體，這種性質(zhì)我們可以描述為“自組織”。

二、4D打印是3D打印的升華
4D打印是3D打印的升華，具體表現(xiàn)為產(chǎn)品形態(tài)的不同。3D打印只能按照預(yù)設(shè)的形狀打印，產(chǎn)品一旦成型，形態(tài)不能發(fā)生變化。而在4D打印時(shí)代，人們可以通過(guò)軟件設(shè)定模型和條件，產(chǎn)品會(huì)在設(shè)定的時(shí)間或條件下自動(dòng)變化為所需的形狀。4D打印產(chǎn)品的自我組裝特征是直接將設(shè)計(jì)內(nèi)置到物料當(dāng)中實(shí)現(xiàn)的，不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，就能使得產(chǎn)品按照設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀。
舉個(gè)日常生活中最司空見(jiàn)慣的例子：雖說(shuō)3D打印技術(shù)制造鍋碗瓢盆等廚房用品在技術(shù)上并無(wú)難度，但效果上與4D打印技術(shù)卻無(wú)法相提并論——應(yīng)用4D打印技術(shù)制造的這些物品可根據(jù)用戶(hù)炒菜量的大小自動(dòng)改變?nèi)莘e，這樣一來(lái)，人們就再也不必為家里來(lái)了客人了而燉鍋太小而發(fā)愁了。

三、4D打印比3D打印具有更大的發(fā)展前景
4D打印的產(chǎn)品在成型后仍能在特定時(shí)間或特定條件下改變形狀和功能，具有“自組織”功能和動(dòng)態(tài)演變能力。顯然，4D打印將讓生產(chǎn)與生活更加智能，不僅能創(chuàng)造出產(chǎn)品，更能使產(chǎn)品根據(jù)環(huán)境變化和需要自行變化，無(wú)需人工組裝和修復(fù)，大大降低了人力成本。
4D打印的發(fā)展前景十分廣闊，作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，它將創(chuàng)造出“可被編程的世界”將對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生革命性影響。4D打印的制造者們只需下載產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序，就可通過(guò)采集和編程制造出所需產(chǎn)品；4D打印所造成的工業(yè)排放幾乎可以忽略不計(jì)，在真正意義上實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，從而開(kāi)辟制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新途徑，并改變傳統(tǒng)的制造業(yè)模式。

四、4D打印的本質(zhì)是“智能制造”
作為傳統(tǒng)制造業(yè)的變革方向和新技術(shù)創(chuàng)業(yè)者的契機(jī)，4D打印代表著“智能制造”的大勢(shì)所趨，具有十大獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：

（一）大幅降低制造成本
不論是當(dāng)前的制造技術(shù)，還是“工業(yè)4.0”“中國(guó)制造2025”等國(guó)家戰(zhàn)略展望的新型制造技術(shù)，在生產(chǎn)復(fù)雜或訂制化的產(chǎn)品時(shí)，制造和組裝成本都是一個(gè)問(wèn)題。
而在4D打印技術(shù)支持下的產(chǎn)品制造，部件與產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度將變得不再重要，因?yàn)閷?duì)整體產(chǎn)品不同部件進(jìn)行的一體化打印以及產(chǎn)品的自組織特性，將讓組裝成本化整為零，最大幅度地降低產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本。
（二）個(gè)性化訂制成本不變
在當(dāng)前的制造技術(shù)與環(huán)境下，小批量訂制的成本仍然較高，而大批量個(gè)性化訂制的成本更是難以想象。
伴隨著4D打印技術(shù)的介入，訂制的成本將與傳統(tǒng)批量化制造的成本趨同，甚至更加低廉。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)制造中被認(rèn)為是很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和工藝，借助4D打印技術(shù)都將變得簡(jiǎn)單，成本不會(huì)因部件復(fù)雜程度的變化而波動(dòng)。
（三）消除人工組裝成本
4D打印的產(chǎn)品部件將不再需要廠商或用戶(hù)進(jìn)行組裝。廠商根據(jù)用戶(hù)的需要，將產(chǎn)品運(yùn)送到指定地點(diǎn)放置好后，用戶(hù)在需要時(shí)直接給予介質(zhì)觸發(fā)，產(chǎn)品就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組裝，這就取代了當(dāng)前依賴(lài)人力進(jìn)行組裝搭建或拆解的方式，也消除了相應(yīng)的人工組裝成本。
（四）零庫(kù)存的生產(chǎn)方式
當(dāng)前的生產(chǎn)制造企業(yè)追求盡量降低產(chǎn)品的庫(kù)存，因?yàn)橐坏╀N(xiāo)售周轉(zhuǎn)放緩，將直接導(dǎo)致資金周轉(zhuǎn)率降低，進(jìn)而影響利潤(rùn)。
通過(guò)4D打印技術(shù)進(jìn)行的生產(chǎn)制造將有效緩解這個(gè)問(wèn)題。企業(yè)根據(jù)消費(fèi)者的想法隨時(shí)提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)、打印制造服務(wù)，做到“即買(mǎi)即造、即造即銷(xiāo)”，真正取代傳統(tǒng)的庫(kù)存銷(xiāo)售方式。
（五）放大創(chuàng)意空間
對(duì)于很多設(shè)計(jì)師而言，最痛苦的事莫過(guò)于創(chuàng)意很“豐滿(mǎn)”，制造現(xiàn)實(shí)卻很“骨感”。滿(mǎn)滿(mǎn)的創(chuàng)意受制于傳統(tǒng)加工制造技術(shù)，往往無(wú)法完全體現(xiàn)在產(chǎn)品上。
在未來(lái)的4D打印時(shí)代，可以毫不夸張地說(shuō)，但凡設(shè)計(jì)師能描繪出來(lái)的創(chuàng)意構(gòu)想，都能不折不扣地得到實(shí)現(xiàn)，真正做到讓創(chuàng)意設(shè)計(jì)的價(jià)值獲得充分綻放。
（六）降低制造專(zhuān)業(yè)性
當(dāng)前的制造業(yè)不論是簡(jiǎn)單或復(fù)雜，都在一定程度上對(duì)生產(chǎn)工人的專(zhuān)業(yè)性和熟練性提出了要求，而技術(shù)的培養(yǎng)需要經(jīng)過(guò)多年的訓(xùn)練和沉淀，期間還存在所培養(yǎng)的技術(shù)人才流失的風(fēng)險(xiǎn)。
4D打印技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了制造復(fù)雜部件對(duì)于專(zhuān)業(yè)技能的要求，將有效降低制造的專(zhuān)業(yè)門(mén)檻和人才的流失風(fēng)險(xiǎn)。
（七）有效簡(jiǎn)化制造環(huán)節(jié)
大部分產(chǎn)品是由多個(gè)零部件組裝而成的，而不同零部件需要不同的配套制造設(shè)備。對(duì)廠家來(lái)說(shuō)，各式設(shè)備不僅占據(jù)了較大的場(chǎng)地空間，也讓制造成本水漲船高。
4D打印技術(shù)則全然不同，只需要一臺(tái)打印機(jī)，即可使用不同材料、依照用戶(hù)設(shè)定直接打印不同的部件或整體產(chǎn)品，打印生成的部件還可以實(shí)現(xiàn)自行組裝。
（八）不良率將成為過(guò)去式
傳統(tǒng)制造企業(yè)最常規(guī)的生產(chǎn)制造考核指標(biāo)就是對(duì)不良產(chǎn)品生產(chǎn)率的控制。而在4D打印時(shí)代，不良率這個(gè)名詞將走向歷史的終結(jié)，決定著產(chǎn)品能否滿(mǎn)足用戶(hù)需求的關(guān)鍵將被轉(zhuǎn)移至設(shè)計(jì)端。也就是說(shuō)，未來(lái)決定產(chǎn)品是否合格的關(guān)鍵要素不再是制造，而是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師將成為制造業(yè)的靈魂。
（九）材料無(wú)限組合
當(dāng)今的制造技術(shù)要將不同原材料結(jié)合成一件產(chǎn)品是比較困難的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的制造機(jī)器在切割或成型過(guò)程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。盡管多種材料的混合注塑技術(shù)在一些領(lǐng)域已經(jīng)有所應(yīng)用，但其成本與不良率都相對(duì)較高。
4D打印技術(shù)的出現(xiàn)將改變這一現(xiàn)狀。在4D打印的過(guò)程中，我們可以將多種不同材料通過(guò)同一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行混合打印，這也就意味著在不久的將來(lái)，復(fù)雜如汽車(chē)的產(chǎn)品也將直接通過(guò)打印的方式被生產(chǎn)制造出來(lái)。
（十）批量一致性堪稱(chēng)完美
盡管現(xiàn)代制造技術(shù)借助于模具在一定程度上保障了產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性，但還是難以獲得批量一致性的百分百保障。
4D打印技術(shù)將讓產(chǎn)品的復(fù)制難題得到徹底解決。依托4D打印技術(shù)，批量生產(chǎn)就如同復(fù)制數(shù)字文件般簡(jiǎn)單，而產(chǎn)品間的一致性程度也將如數(shù)字文件的拷貝一樣高。

這些優(yōu)勢(shì)并不是科幻，有相當(dāng)部分已經(jīng)在3D打印技術(shù)層面得到了實(shí)現(xiàn)。隨著4D打印技術(shù)的不斷成熟，我們?cè)谛碌墓�業(yè)時(shí)代的制造方式、生活方式將被“打印”重新改寫(xiě)。
有了3D打印，任何想象都可以被打印成現(xiàn)實(shí)，而有了4D打印，我們的想法將被賦予更多的變化與可能。3D打印技術(shù)的發(fā)展必然會(huì)有利于4D打印技術(shù)的探索、應(yīng)用，其中包括對(duì)設(shè)計(jì)軟件的推動(dòng)。4D打印與3D打印最大的區(qū)別在于給設(shè)計(jì)師增加了更多的可能與挑戰(zhàn)，如產(chǎn)品不同形態(tài)變化下的美感、功能，或產(chǎn)品最佳形態(tài)變化方式的預(yù)期等，這些將考驗(yàn)設(shè)計(jì)師的智慧，同時(shí)也將給設(shè)計(jì)學(xué)科帶來(lái)一些改變。
4D打印的“智能制造”是3D打印“個(gè)性化制造”的延續(xù)和升華。眾所周知，工業(yè)革命推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展和騰飛。歷史已經(jīng)見(jiàn)證了三次工業(yè)革命，每一次都帶來(lái)了社會(huì)關(guān)系的重大變革，大大促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，改變了工業(yè)布局，推動(dòng)了國(guó)際經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，促使世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)相互依存、聯(lián)系更加緊密。
4D打印將給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)那些變化？會(huì)不會(huì)推動(dòng)第四次工業(yè)革命的到來(lái)？