3D 印表機方興未艾，有如變形金剛般的 4D 列印技術卻已隱然成形

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。