4D打印物体会随着时间而改变，或许医疗行业有很好的发展前景

南极熊导读：4D是3D打印的一个新分支，尽管许多人不太了解 3D 打印的工作原理，但该技术已经发展到了另一个维度。4D对比3D增加了时间维度，未来在一些特定的项目中一定会大放异彩。

△目3D打印材料市场需求持续增长。图片来自apartmenttherapy

目前3d打印技术已经变得更快、更高效、更实惠，通过将3D打印技术与机床的结合，实现3D打印工业零部件，极大程度降低精密零部件的制造成本，缩减制造时间，在航空航天、医疗建筑以及汽车等领域有着重要作用。

4D物体会随着时间而改变
4D打印可以通过使用不同特性的形状记忆材料来实现元件对外部环境变化的响应。这种反应是外部刺激对材料的“驱动”效应。4D打印的研究主要集中在开发能够响应外界刺激的智能材料。

该技术在过程中添加了一个新元素，允许打印的对象随时间改变形状。这种生长元素不仅会在打印过程中发挥作用，还会通过用于打印的材料(如水凝胶或形状记忆聚合物)来实现。

△4D技术允许打印的物体随着时间的推移而改变形状。视频来自apartmenttherapy

理论上，这种材料会对诸如热、光和压力等环境因素做出反应，就像自然界中的植物和花朵一样。4D打印材料的实验表明，这些物体可以记住它们的形状，但预计4D物体也可以在打印后改变大小，从而使大型物体可以在较小的打印机上打印。

该技术未来可能会在一些特定项目中派上用场，比如自我组装家具、柔性水管(可以根据水压伸缩)，甚至医用支架(只有在识别出需要植入的身体部位时才会展开)。

4D牙齿矫正器的好处
研究人员利用4D打印部件具有随时间（第四维度）改变形状的能力，将 4D 技术引入正畸矫正器的制造中。

南极熊获悉越来越多的人为了美观会选择隐形矫治器（透明牙套），牙科诊所一般会量身定做几十副牙套，每1-2个星期戴一副，逐渐调整牙齿角度，最终实现牙齿矫正。但是，因为要戴几十副牙套，不免有些麻烦和浪费。那么有没有更好的技术方案呢？

△4D牙齿矫正器可以降低相关成本。图片来自Prodways

对于这种矫治器，研究人员关注两个主要因素：考虑传统材料的缺点和生物牙齿移动。

在市场上大多数流行的矫治器系统中，每个矫治器只能使牙齿移动0.2到0.3毫米，或每次旋转1°至3°，每个矫治器要佩戴大约14天，然后更换下一副矫治器。因此，牙齿的矫正周期很长，且成本很高。另一方面，形状记忆聚合物(SMP)是牙科领域的新型材料之一，特别是用于正畸应用，为医疗材料的应用提供了巨大的潜力。

通过4D打印技术制造的形状记忆矫正器实现了牙齿正畸测量和模拟系统（OMSS）中一致的移动效果。结果是单个形状记忆矫正器实现的错牙移动几乎等于10个传统矫正器可以实现的移动量。

南极熊点评：随着聚合物材料的不断发展，产品设计行业中新的4D打印应用有望增长。4D打印听起来像是来自遥远的未来，但实际上，它正在取得巨大的进步，未来4D打印的研究工作还需要广泛整合材料科学、信息科学、机械工程、力学等学科的专业知识，才能实现增材技术与智能材料的深度融合。