提到3D打印，大多数人都不陌生了，从小摆件到房屋建筑甚至人造器官，现在3D打印已经渗透进了制造行业的各个角落。那你听说过4D打印吗？多出来的这一维，到底是什么？

很多人第一次听到4D打印，第一反应都是在3D打印的基础上加了时间轴，说白了就是打印出来的东西，能自己随着时间变形，在特定条件下变成你想要的结构。这个概念其实提出来有十几年了，但一直停留在实验室阶段，很多技术没办法落地商用。直到香港城市大学吕坚教授带领的团队，推出了一项全新的4D打印技术，才让这个概念真正离实用近了一大步。

先给没接触过的朋友捋明白，传统3D打印到底是怎么干活的。简单说，传统3D打印就是一层一层堆材料，按照提前画好的三维图纸，把塑料、金属或者其他材料一点点堆出你要的形状，打印完成的时候是什么样，最终就是什么样，不会自己变。哪怕是以前那些能变形的3D打印制品，也需要你手动去掰，或者给一个非常强的外部刺激，比如超高温、强磁场，才能慢慢变形，实用性很差。

吕坚团队这次的新技术，核心突破其实就在材料和变形逻辑上。他们不用那种需要强刺激才能变形的特殊材料，而是用了更常见的复合弹性材料，靠材料本身的微结构设计，让打印好的构件能在温和的条件下自己变形，甚至是多次重复变形。

和传统3D打印比起来，这个新技术到底好在哪里？我们一点一点说。

首先最大的优势，就是能实现“打印后自变形”，不用额外的组装工序。举个很实际的例子，现在很多航天领域要用到大尺寸的展开结构，比如卫星的太阳能板。如果用传统3D打印，你要么直接打印好展开的大尺寸结构，运输和发射的时候占地方，风险很高；要么打印一堆小零件，到了太空再手动组装，对宇航员来说太麻烦，成本也高。

用吕坚团队的4D打印技术就不一样了，你可以先把结构打印成折叠压缩的样子，运输到指定位置之后，遇到一点温度变化或者水的刺激，它自己就会展开变成你要的大尺寸结构，全程不用人工操作，省了太多事。这一点是传统3D打印根本做不到的，传统3D打印出的成品形状固定，要变只能靠外力和组装。

再说说材料和成本的优势。以前很多研究出来的4D打印技术，要用非常特殊的响应型材料，价格贵不说，性能还不稳定，很难批量生产。吕坚团队这项技术，用的是普通的弹性高分子材料加上少量的刺激响应填料，原材料成本比传统高精度3D打印还要低，而且材料本身的力学性能更好，弹性好、耐磨损，还能承受反复变形不容易坏。

传统3D打印如果做弹性构件，一般只能做出固定弹性的产品，没办法让它在不同条件下改变形状，很多需要动态变形的场景根本用不了。新技术解决的就是这个问题，它能通过调整不同位置材料的微结构，控制每个部位的变形顺序和变形程度，精度能到微米级，比传统3D打印出来的变形构件准多了。

还有一点很重要，就是适配现有生产设备的能力。很多人可能不知道，一项新技术能不能落地，很大程度上要看它要不要把原来的生产线全换掉，全换的话成本太高，很少有企业愿意试。吕坚团队的这个新技术，不需要专门开发全新的打印设备，只要对现有常见的FDM或者SLA 3D打印设备做一点点参数调整就能用，企业要升级的话成本很低，不用重新投入几百万买新机器，这对推广来说太友好了。

传统3D打印现在遇到的一个大瓶颈，就是制造“可编程变形”的产品时，流程太复杂。你要做一个能变形状的东西，得先打印零件，再手动拼接，再装驱动结构，整个做下来，步骤多，出错率高，成品的体积还很大。吕坚团队的4D打印技术是一次成型打印，所有的变形逻辑都已经提前设计在材料微结构里了，打印完就能用，省去了好多后处理和组装的步骤，生产效率比传统方法高好几倍。

当然，现在这项技术还没有完全大规模商用，还有一些问题要解决，比如大尺寸构件的变形精度控制，还有长期反复变形后的材料老化问题。但它给4D打印的落地指了一条清晰的路，也让我们看到了比3D打印更灵活的制造方向。

未来这项技术成熟之后，能用在哪些地方？除了刚才说的航天展开结构，在生物医疗领域也很有前景，比如可降解的血管支架，放进血管之后能自己撑开，不用额外操作。还有柔性机器人，能自己随着环境改变形状，比传统刚性机器人适应复杂环境的能力更强。甚至在智能服装领域，能根据温度变化自动调整孔隙的保暖面料，也能用这种技术做出来。

很多人说，3D打印改变了我们制造静态物体的方式，而4D打印将来会改变我们制造动态产品的方式。吕坚团队的这次突破，把我们往这个方向又推了一大步，也让我们看到了增材制造更多的可能性。

对比传统3D打印，4D打印多出来的不只是一个技术概念，更是一种全新的制造思路——我们不用再把产品固定成一个形状，而是让产品本身能适应环境、自己变化，这对很多行业来说，可能就是下一次变革的起点。

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[Q]：4D打印是什么？
[A]：4D打印是在3D打印基础上增加了时间维度的增材制造技术，打印完成后的构件可在外部刺激下自主变形为预设的目标形状。
[Q]：香港城市大学吕坚团队的4D打印新技术核心优势是什么？
[A]：该技术可实现打印后自主变形，无需额外组装，原材料成本更低，适配现有3D打印设备，生产效率更高，变形精度也更高。
[Q]：4D打印和传统3D打印的核心区别是什么？
[A]：传统3D打印完成后成品形状固定，需要组装才能得到可变形结构；4D打印可以让成品在打印后自主变形，形状可随环境条件变化。
[Q]：吕坚团队的4D打印新技术需要全新的打印设备吗？
[A]：不需要，只需要对现有常见的FDM或者SLA 3D打印设备做小幅度参数调整即可使用，企业升级成本很低。
[Q]：吕坚团队的4D打印新技术用的是什么材料？
[A]：用普通的弹性高分子材料加上少量刺激响应填料即可，不需要特殊的昂贵响应材料，成本低且力学性能稳定。
[Q]：这项4D打印新技术未来能用在哪些领域？
[A]：可应用于航天结构制造、生物医疗植入器械、柔性机器人、智能服装等多个领域，比如太空展开结构、可自主扩张血管支架等。
[Q]：为什么说传统3D打印做可变形产品很麻烦？
[A]：传统3D打印做可变形产品需要先打印多个零件，再手动拼接组装，额外安装驱动结构，流程复杂，出错率高，成品体积也更大。
[Q]：现在吕坚团队的4D打印新技术已经大规模商用了吗？
[A]：目前这项技术还在进一步优化阶段，还没有完全大规模商用，仍需解决大尺寸构件变形精度控制、长期变形老化等问题。