4D列印將商業化：國防軍工領域將成“主戰場”
OFweek3D列印網訊 4D列印是指在第四維度形狀或功能發生改變，換句話說，4D列印允許物件被3D列印後其形狀和材料特性暴露在一個預先確定的刺激如浸沒在水中，或暴露於熱、壓力、電流、紫外線或一些其他的能源刺激下，其功能或形狀發生特定的改變。
MarketsandMarkets發佈關於4D列印的最新市場研究報告《4D列印市場發展趨勢及預測－按材料、行業和地域細分，2019—2025》。該報告預測4D列印將在2019年商業化，全球規模有望達到6300萬美元，到了2025年，4D列印市場將達到5.556億美元。可程式設計的碳纖維，可程式設計的碳纖維，可程式設計的木材和可程式設計的紡織材料將是最主要的材料類別，其中可程式設計的碳纖維預計占市場份額的62％。而行業上，國防軍工相關應用的市場份額將達到55％。
報告介紹了4D列印市場的價值鏈，考慮到所有主要的利益相關者在市場及其作用分析。該報告還提供了一個基於波特五力量框架的市場研究。在這些市場中，所有的五個主要因素通過內部的關鍵參數進行了量化。該報告還包括在介紹了行業領先的品牌，他們的最新發展以及其戰略業務活動。這些品牌包括3D Systems（美國），Autodesk－歐特克（美國），惠普（美國），Stratasys（美國），ExOne（美國），Organovo（美國），Materialise（比利時），和達索系統（法國）。
讓我們盤點4D列印至今的發展吧：
2015麻省理工－可控的表面紋理變化4D列印技術
研究人員使用了類比軟體，通過建模類比出顆粒結構增強的複合材料物體。經過模擬可以展示出物件究竟會對表面壓力如何反應。而一旦模擬結果滿足他們的要求，他們就用多材料3D印表機將其列印出來。產品具有間歇性和隨機性的豐富多樣的表面特徵變化，包括可變波、折皺狀的特徵、平頂、穀底等，可以通過改變顆粒的無因次幾何參數（例如，相對的顆粒大小、形狀、間距和分佈等）來獲得。這些表面特徵可以通過顆粒定位來實現變數可控。
這一研究創建出的具有可重構表面紋理的材料，是非常有價值的。這項研究對於實際應用的潛在影響是巨大的，它可以用於許多受益於表面變化的應用，比如在光學和摩擦學中的許多應用。一旦這項技術被開發出來，我們將看到許多應用會因此湧現。這種技術可能的應用包括：偽裝的製造；可以推進、吸引或引導液體流動的材料；反光材料和每隔一段時間移位的材料，比如說可以應用到限制海洋生物在輪船的底部堆積。
2015德國研發“自修復”智慧金屬材料
來自德國Freiberg的研發團隊研發出面向未來的高性能材料：記憶性材料，可以自行癒合裂隙或回復原狀。研究中心的設備是瑞典的Arcam EBM設備，利用高功率密度的電子束衝擊工件時所產生的熱能使材料熔化、氣化的特種加工方法。通過電子束熔融的製造方法來生產帶記憶功能的零件，這就像彈力迴紋針，如果受到歪曲，把它放到熱水裡面，就像被施了魔法，跳回到原來的樣子。
到目前為止只有少數金屬通過這樣的方式來處理。最新研發的材料從這個專案可以用於汽車製造和航空航太製造業來滿足特殊的要求。在航空航太領域，可以用來調整機翼結構以適應不同的飛行情況。另外，液壓傳動系統大量複雜的管道系統也非常適合這種材料的應用。
2014美國麻省科技設計公司“Nervous System”列印全球第一件“4D裙”
通過4D列印可以創建適合自己的服裝，這是4D技術的特點，可根據濕度、熱度以及其他因素改變自身的形狀。
“Nervous System”的“選擇性鐳射燒結技術”，是利用雷射光束燒結尼龍粉末材料製造原型，雷射光束不會燒結三角形與連接點之間的粉末，未被燒結的粉末於列印後掉出來，形成環環相扣的纖維，每條裙需48小時製作，造價則達1900英鎊（約合人民幣18393元）。
“Nervous System”還研發應用程式，讓用家先對自己的身體進行3D掃描，再選擇布料尺碼和形狀，即時親手度身訂造獨一無二的4D裙。
MarketsandMarkets發佈關於4D列印的最新市場研究報告《4D列印市場發展趨勢及預測－按材料、行業和地域細分，2019—2025》。該報告預測4D列印將在2019年商業化，全球規模有望達到6300萬美元，到了2025年，4D列印市場將達到5.556億美元。可程式設計的碳纖維，可程式設計的碳纖維，可程式設計的木材和可程式設計的紡織材料將是最主要的材料類別，其中可程式設計的碳纖維預計占市場份額的62％。而行業上，國防軍工相關應用的市場份額將達到55％。
報告介紹了4D列印市場的價值鏈，考慮到所有主要的利益相關者在市場及其作用分析。該報告還提供了一個基於波特五力量框架的市場研究。在這些市場中，所有的五個主要因素通過內部的關鍵參數進行了量化。該報告還包括在介紹了行業領先的品牌，他們的最新發展以及其戰略業務活動。這些品牌包括3D Systems（美國），Autodesk－歐特克（美國），惠普（美國），Stratasys（美國），ExOne（美國），Organovo（美國），Materialise（比利時），和達索系統（法國）。
讓我們盤點4D列印至今的發展吧：
2015麻省理工－可控的表面紋理變化4D列印技術
研究人員使用了類比軟體，通過建模類比出顆粒結構增強的複合材料物體。經過模擬可以展示出物件究竟會對表面壓力如何反應。而一旦模擬結果滿足他們的要求，他們就用多材料3D印表機將其列印出來。產品具有間歇性和隨機性的豐富多樣的表面特徵變化，包括可變波、折皺狀的特徵、平頂、穀底等，可以通過改變顆粒的無因次幾何參數（例如，相對的顆粒大小、形狀、間距和分佈等）來獲得。這些表面特徵可以通過顆粒定位來實現變數可控。
這一研究創建出的具有可重構表面紋理的材料，是非常有價值的。這項研究對於實際應用的潛在影響是巨大的，它可以用於許多受益於表面變化的應用，比如在光學和摩擦學中的許多應用。一旦這項技術被開發出來，我們將看到許多應用會因此湧現。這種技術可能的應用包括：偽裝的製造；可以推進、吸引或引導液體流動的材料；反光材料和每隔一段時間移位的材料，比如說可以應用到限制海洋生物在輪船的底部堆積。
2015德國研發“自修復”智慧金屬材料
來自德國Freiberg的研發團隊研發出面向未來的高性能材料：記憶性材料，可以自行癒合裂隙或回復原狀。研究中心的設備是瑞典的Arcam EBM設備，利用高功率密度的電子束衝擊工件時所產生的熱能使材料熔化、氣化的特種加工方法。通過電子束熔融的製造方法來生產帶記憶功能的零件，這就像彈力迴紋針，如果受到歪曲，把它放到熱水裡面，就像被施了魔法，跳回到原來的樣子。
到目前為止只有少數金屬通過這樣的方式來處理。最新研發的材料從這個專案可以用於汽車製造和航空航太製造業來滿足特殊的要求。在航空航太領域，可以用來調整機翼結構以適應不同的飛行情況。另外，液壓傳動系統大量複雜的管道系統也非常適合這種材料的應用。
2014美國麻省科技設計公司“Nervous System”列印全球第一件“4D裙”
通過4D列印可以創建適合自己的服裝，這是4D技術的特點，可根據濕度、熱度以及其他因素改變自身的形狀。
“Nervous System”的“選擇性鐳射燒結技術”，是利用雷射光束燒結尼龍粉末材料製造原型，雷射光束不會燒結三角形與連接點之間的粉末，未被燒結的粉末於列印後掉出來，形成環環相扣的纖維，每條裙需48小時製作，造價則達1900英鎊（約合人民幣18393元）。
“Nervous System”還研發應用程式，讓用家先對自己的身體進行3D掃描，再選擇布料尺碼和形狀，即時親手度身訂造獨一無二的4D裙。