2.3 3D打印的未來

面對任何新事物，我們都希望知道它從哪里來，還希望知道它會到哪里去?；仡櫫?D打印的歷史，我們可以發(fā)現它并不年輕，只是到了最近幾年才開始出現在公眾的視野當中。但是現在科技的發(fā)展，已經不是這么好推測的了。如同今天的計算機和互聯網，不論是外觀、功能，還是在市場中扮演的角色，都已經與它們剛剛誕生的時候有了很大的不同：它的外觀越來越小巧，從最初的“方塊頭”到現在的薄板液晶屏；它的功能越來越強大，從以前的512M內存是“高配”到現在的4G內存是“標配”，從以前的網吧遍地，到現在的手機“終端”人手一臺……這些翻天覆地的變化，只用了短短不到20年的時間。因此未來的3D打印會是什么樣，沒有人能夠說得清。

新事物誕生之后，往往會伴隨著市場行為的變動，以及相關技術的變遷，因此我們可以從3D打印本身的市場和由它衍生出來的新科技入手，從而分析它未來的走向。但是任何技術的發(fā)展，都必須立足于當前的市場。說穿了，發(fā)展就是一個不停對現有錯誤進行更正的過程。因此我們可以從3D打印本身的市場和由它衍生出來的技術入手，來分析它未來的走向。

2.3.1 3D打印本身的未來

盡管有著很多的技術缺陷，但3D打印還是已經進入了市場。而為了更好地適應這個市場，3D打印就必須不斷地整合自身的技術，進行一次又一次的升級。說白了，發(fā)展就是一個不停對現有錯誤進行更正的過程，而彌補現在的技術缺陷，就是3D打印本身的未來。

提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質量、力學和物理性能，以實現直接面向產品的制造；開發(fā)更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及復合材料等，特別是金屬材料直接成型技術有可能成為今后研究與應用的又一個熱點；3D打印機的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應分布化生產、設計與制造一體化的需求，以及家庭日常應用的需求；軟件集成化，實現CAD/CAPP/RP的一體化，使設計軟件和生產控制軟件能夠無縫對接，實現設計者直接聯網控制的遠程在線制造；拓展3D打印技術在生物醫(yī)學、建筑、車輛、服裝等更多行業(yè)領域的創(chuàng)造性應用。這些都是3D打印的未來。

2.3.2 4D打印

4D打印是由3D打印衍生出來的一種新技術。所謂的“4D打印”，比3D打印多了一個“D”也就是時間維度，人們可以通過軟件設定模型和時間，變形材料會在設定的時間內變形為所需的形狀，如圖2-12所示。準確地說，4D打印是一種能夠自動變形的材料，直接將設計內置到物料當中，不需要連接任何復雜的機電設備，就能按照產品設計自動折疊成相應的形狀。4D打印的關鍵是記憶合金。4D打印是由美國麻省理工大學與Stratasys教育研發(fā)部門合作研發(fā)的，是一種無須打印機器就能讓材料快速成型的革命性新技術。

人們相信，4D打印不但能夠創(chuàng)造出有智慧、有適應能力的新事物，還可以徹底改變傳統的工業(yè)打印，甚至是建筑行業(yè)。與此前的3D打印相比，它將具有更大的發(fā)展前景。4D打印更為智能，物料可自行“創(chuàng)造”，簡化了打印過程，但對打印材料有了更高要求。與3D打印的預先建模、掃描，然后使用物料成形不同，4D打印是直接將設計內置到物料當中，簡化了從“設計理念”到“實物”的造物過程。讓物體如機器般“自動”創(chuàng)造，不需要連接任何復雜的機電設備，這與包括3D打印在內的制造方式都有著本質上的不同。

目前4D打印技術使用的材料只能感應水的刺激，只能在水中發(fā)生所謂的變形。

2.3.3 5D打印

5D打印是由中國工程院院士、西安交通大學教授盧秉恒在上海舉辦的世界3D打印技術與未來高峰論壇上提出來的。如果說4D打印是在3D打印的基礎上增加了一個時間維度，那5D打印則是在時間維度之后又增加了一個時間維度，打印出來之后還能自己生長。即是用3D打印技術構造出可以生長的組織細胞，再通過組織液的培育，產生生長因子，讓其自行增殖，可用于活性器官的再造，如圖2-13所示。

目前，西安交通大學宣稱已經研制出了可以打印出來的人工骨細胞，并在對人工肝、人工心臟，以及人工皮膚的5D打印進行攻關。