从20世纪90年代到现在，二十多年的时间里，3D打印技术从刚刚诞生，普及成为了大家在作品集创作阶段十分常用的表现形式。科技发展改变我们认知方式和生活习惯的速度是很快的，对于设计行业来说尤为如此，大家需要对科技保持一定的敏感度。
所以，4D打印技术了解一下？
4D打印是由自组装实验室，Stratasys和Autodesk合作开发的一项新技术，于2013年被首次提出，是指由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中。
它简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。旨在重新构想建筑、制造、产品组装和产品性能。
简单理解4D打印物体就是由3D打印技术制造的，不受任何外力作用而可以发生变化的物体。4D打印技术虽然现在对于我们来说尚不熟悉，但是在未来它会不会也像3D打印一样逐渐融入我们生活，在多个领域发挥它独特的作用呢？当4D打印普及到一定程度，它对我们的设计有怎样的影响？未来的设计和作品趋势会不会由此产生颠覆性的转变？
以及，对现阶段的作品集而言，能有什么样的启发和应用？
01 4D打印的概念
4D打印实际是由3D打印来实现的。如果将3D打印理解为是无数个2D图形由底部至顶层的逐层累加，直到创建3D体积的过程，那么相比于3D打印的技术性，智能材料就是4D打印的核心所在。
在材料方面，4D打印所需要的是带有记忆功能的特殊智能材料，现常使用的有水凝胶或“形状记忆聚合物“。刺激反馈比如遇水变形、遇光变色等是4D打印材料的基本属性之一。
4D打印技术的优势在于可以混合打印不同种类的材料， 使其按照设计好的方式排列在一起，从而使打印出的物体实现不同方式的形态变化。比如下图所示的折叠结构物品，就是由4D打印，在遇水时可以按照材料的记忆性自动恢复为编程好的形态的试验。
4D打印的流程，图源wiiboox.net
图源shejipi.com
MIT解释4D打印概念，来源YouTube
02 4D打印的意义与发展
就像当初3D打印的出现改变了人们对造物的看法，那么4D打印的发明的意义在于它改变了我们对物体存在状态的认知。
4D打印产物的可变化性，让我们可以用动态的眼光来看待物体；甚至于用“设计生命”的理念去设计人造物体。
每一个物件都可以依旧需求而自己产生变化，进行调整和修复，就像是人工制造的生态系统，节省大量的人工成本和物料成本，让我们身处一个更为有机的动态低能耗世界。
比如现在的地下水管需要依旧需求量来决定使用的管粗，当需求量出现变化需要更换管道时就需要把厚重水管从地下挖出再换上新的，耗费大量成本和时间内，但4D打印可以通过感知水速来自行改变形状来控制水流大小并进行自我修复。相应的原理也可以应用于医疗、航空等领域，提升效率减少不必要的劳动。
4D打印水管，来源YouTube
03 4D打印对于设计和作品集的影响
科技发展对于人类的影响是巨大的，它改变我们的认知方式和生活习惯；对于设计行业来说尤为如此，当下艺术与科技之间的界限不断被打破，技术对设计的影响也表现得尤为明显。
4D打印看似遥远，但它其实与你密切相关。当一项技术发展到一定阶段就会出现技术下沉，意味着制作成本的降低和技术可复制性的提高，一项技术发展愈成熟，它的下沉范围就越广，使用成本也越低廉。
回望1986年3D打印刚刚面世的时候，它仅是服务于少数人的前沿科技存在，而现在，大多数同学们的作品集从大型3D建模打印，小到便捷的3D打印笔，已经将3D打印技术“拉下神坛”，成为了一项日常化的技术。那么以此为基础，我们不妨来设想一下在不远的将来，4D技术可以如何影响设计，我们的作品集项目可以做哪些相关的探索。
- 4D打印从技术层面提升设计实现度
关于设计中的动态效果，早已有来自不同领域的设计师进行了探索，比如时尚设计师Chalayan 2006年的时装系列，通过三件衣服在形态上的变化来呈现30年的历史。服装整个变形的过程非常的复杂，这也是Hussein Chalayan和数位机械大师共同努力的成果，在每个模型裙边的下面是由伦敦的工程和概念创建公司2D3D设计的计算机系统。
现在回头来看，这一设计视觉效果使用4D打印技术实现是不是要便捷精巧许多？而且其实我们经常使用的一些设计手段很多都可以用4D打印的方式来实现，诸如BMW和MIT合作的液态充气结构可以瞬间膨胀。因此从想法实现上来说，4D打印让设计更方便实现，即使没有像知名设计师一样的丰富资源，也同样可以让设计落地。相应地，设计与艺术，也会普及到更多的人群。
Chalayan 变形服装原理装置
- 4D打印为问题解决型话题带来更多实现手段和探索方向
技术与理念是相辅相成的关系，一项技术的进步会为设计领域带来难以想象的飞跃。4D打印的动态变化性可以弥补很多当前技术无法达到的空白，为实际问题解决类为设计思路的方向提供更多的探索方向。
比如Nicole Hone以智能和仿生为概念的Nomadic cleaner项目，该项目通过4D打印技术模拟制造了很多“生物体“，这些生物体体会对缓解水质污染起到作用，相比于当下通过化学或机械净化水源的方式，这些可以自行伸张的“生物体”是帮助创建新的智能系统以挽救水生生命的一个良好开端，从审美上也提供来一种独特而有趣的可能性。
在生物工程师的帮助下，这个项目在未来几年中可能会继续发展并完全发挥实质性作用。由这个例子我们可以看出，4D打印技术对于现实性问题的解决有着不容小觑的现实性意义。
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- 非定向性创意产生,学科限制减小
服装设计需要会打板，纺织品设计需要懂钩织工艺，建筑需要懂得材料构造……而4D打印的出现从本质上颠覆了物体的制造方式和相应工艺，并且产物可以无限形状和材料。
这也就意味着，懂得计算机4D打印技术的人，可以无限跨学科进行设计，相应地，个人定制化的产品也应运而生。人们可以不再依赖于专业设计师，而可以依据编程自行创造新兴事物。专业之间的高墙逐渐走低。4D操作的的便捷性和无限性也将造就新的艺术媒介，设计师可以在未知的情况下最高效地进行探索，进行随机制作和组合，这样非定向的试验方式来促成创意。
diy 4D打印配饰，图源vimeo.com
总结来说，在设计领域4D打印使得：
- 1.设计概念实现更便捷，创意实现也不再局限于少数掌握资源的人，
- 2.将创造更多具有实用性价值的设计，改变世界的运作系统和实现物体更多的存在方式
- 3.学科间的界限愈发模糊，艺术与科技将做到有机统一地融合，从而实现对资源应用效率的极大提升。
新的技术实在改变我们对世界的认知方式同时提供给我们创新的工具。在未来，4D技术之于设计的应用是超乎想象且无法预估的。虽然4D打印还未普及，但要时刻保持对当下发展趋势的敏锐度及好奇心才能创造出突破性的创新。
就像是在4D打印技术被发明出的七年前，为Chlayan实现变形衣技术的研究员的一段话：
- 你认为变形服装是时尚的未来吗？
- 我不是时装设计师，所以从设计的角度来看我真的不能发表评论。 但是从技术上我认为这是很有可能的。比如当下雨时你不必伸手去拉遮雨的帽子……因为它会对水做出相应的反应，再比如遮阳板也会自动掉下来保护眼睛。
在当初看来只是美好景愿的设想，正是当下4D打印可以实现的技术。因此，4D打印对设计领域来说并不是未来，而是现在。对于有志于世界名校的大家来说，提早了解前沿知识，为设计开拓思路是有必要的，做到真正的创新，做好准备迎接剧变的未来。
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