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4D打印三大发展瓶颈,挑战与机遇同行

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4D打印三大发展瓶颈,挑战与机遇同行

文/陈根(微信公众平台:陈述根本)

“3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术,实现了制造从等材、减材到增材的重大转变,改变了传统制造的理念和模式。”李总理在国务院专题讲座上发言的余音犹缭绕耳畔,由此激发的热情创业者们,已奔着“瞄准世界产业技术发展前沿,促进中国制造上水平”的目标义无反顾向前。而在这过程中,走过了三十多年发展历程的3D打印从后宫走向了前殿,搭乘中国制造2025的东风,将有望步入发展的快车道。

看似一片美好的前景背后,3D打印却多少还是给人有那么一点孤帆自赏的调调。一台打印设备如何能在物联网体系中有效地发挥互通互联的媒介平台作用;而本身又在设备升级方面存在的一定的局限性,如打印速度、打印效果稳定性等,这也致使3D打印没有在很大程度上获得较好的VC青睐。

无独有偶,承继3D打印而来的4D打印,虽然刚迈上蹒跚学步之路,却已面临着一系列客观的发展瓶颈问题,如设备、材料、技术等。而如何克服掣肘,让4D打印在突破发展中实现蜕变,不仅是尖端前沿科技者的思考,更是新兴科技创业者践行的机遇所在。

设备:4D打印技术普及的突围点

在3D打印的世界里,当我们需要打印大型工程项目时,必须使用大型机器才能制造出所需要的大型材料。比如建筑、管道等物品的打印,都对打印机提出了较高的要求,包括体积、精确度、可靠性等。这也让3D打印技术的推广与普及遇到了现实的屏障。

面对3D打印的前车之鉴,4D打印走出了另外一条道路,那就是依赖“智慧”材料让打印物在打印完成之后具有自变形的能力,这在很大程度上缓解了打印机对技术发展的掣肘问题。但是,“智慧”打印也就意味着对打印设备提出了更高的技术要求,而由此导致设备价格高昂的问题将再所难免,这也将在一定程度上,致使4D打印要经历一段漫长的“有钱人玩物”的命运才能走向技术普及与发展。

对于小型4D打印机,也就是家用级的打印机来说,除了设备价格之外,打印精度、操作专业性等方面的问题,也还处于待完善发展的阶段。这些在一定时期内仍制约着4D打印快速发展的要素,却也为有志于在4D打印领域创业的人士留出了一片未开垦的处女地。而如何通过有效的设备打造,集中力量针对专业市场精准切入,决定了创业者的成功概率。

材料:让“智慧”材料为成功开路

除了设备本身的制约之外,4D打印所面临的比3D打印更为严峻的问题,便是对特殊性打印材料的需求,因为相比较于3D打印而言,4D打印对所需材料的要求更高。

首先,4D打印所需要的并非一般的普通材料,而是带有记忆功能的智能材料,是一种能感知外部刺激,并能够通过判断而进行自我变形、组装的新型功能材料。

其次,该材料不仅具备3D打印材料的那种可打印性,还要具有传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自我变形能力、自我组装能力、自我诊断能力、自我修复能力和超强适应能力,以及快速响应的变形、组装能力。

目前,4D打印物还只能感应到水的刺激。换而言之,目前的触发介质还只是局限于水。而伴随着科技的进步和技术的发展,我们势必能在未来的某一天,借助于光、声、热、水、气、温等任意触发介质,实现对材料自我变形的触发的时候。这也就是说,4D打印在走向成功的漫漫长路上,面临着无限挑战的同时也面临着无限的可能与机会。就如对每一项特殊材料的试用和测验,都存在着失败的风险和成功的概率一样,对4D打印材料选择和应用的关注与投入,将成为创业者们重要的方向和道路选择。

设计:软件研发伴你一路同行

4D打印之所以能够通过介质触发,从而在特定的时间下进行自我变形、自我组装,除了材料本身与打印技术之外,另外一个关键要素就是软件的设计;也就是通过程序软件,将变形要素直接设计在打印材料中。简单却并不十分精准的理解,那就是3D是设计产品,4D是将打印机设计在模型中。所以,设计软件对于4D打印至关重要,也是目前需要重点突破的一个关键环节。而如何实现去专业化,让用户能进行“傻瓜”式地操作应用,则是4D打印技术的应用与普及所要解决的一个重要问题。

总理的讲话掷地有声,鼓舞了一批资本和人才的聚集,继而助推了3D打印浪潮。模板初现,3D打印发展的这本教科书,将引领4D打印及相关领域的创业者们阔步向前;而在这个过程中,今天制约着4D打印发展的这些问题必将一一得到解决,并由此带动新一轮4D打印设备制造机会和应用软件的开发机会,以及新型材料的发展机会。

与3D打印的“三十而立”相比,4D打印还只能算是个小婴孩。但漫漫长路,这项革命性制造技术的发展之路已徐徐拉开帷幕。而在这个过程中,越多的发展掣肘得到揭示,也就意味着越多的发展机遇为“大众创业,万众创新”而释放。

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