2.3 3D打印的未来

面对任何新事物，我们都希望知道它从哪里来，还希望知道它会到哪里去。回顾了3D打印的历史，我们可以发现它并不年轻，只是到了最近几年才开始出现在公众的视野当中。但是现在科技的发展，已经不是这么好推测的了。如同今天的计算机和互联网，不论是外观、功能，还是在市场中扮演的角色，都已经与它们刚刚诞生的时候有了很大的不同：它的外观越来越小巧，从最初的“方块头”到现在的薄板液晶屏；它的功能越来越强大，从以前的512M内存是“高配”到现在的4G内存是“标配”，从以前的网吧遍地，到现在的手机“终端”人手一台……这些翻天覆地的变化，只用了短短不到20年的时间。因此未来的3D打印会是什么样，没有人能够说得清。

新事物诞生之后，往往会伴随着市场行为的变动，以及相关技术的变迁，因此我们可以从3D打印本身的市场和由它衍生出来的新科技入手，从而分析它未来的走向。但是任何技术的发展，都必须立足于当前的市场。说穿了，发展就是一个不停对现有错误进行更正的过程。因此我们可以从3D打印本身的市场和由它衍生出来的技术入手，来分析它未来的走向。

2.3.1 3D打印本身的未来

尽管有着很多的技术缺陷，但3D打印还是已经进入了市场。而为了更好地适应这个市场，3D打印就必须不断地整合自身的技术，进行一次又一次的升级。说白了，发展就是一个不停对现有错误进行更正的过程，而弥补现在的技术缺陷，就是3D打印本身的未来。

提升3D打印的速度、效率和精度，开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法，提高成品的表面质量、力学和物理性能，以实现直接面向产品的制造；开发更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等，特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点；3D打印机的体积小型化、桌面化，成本更低廉，操作更简便，更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求，以及家庭日常应用的需求；软件集成化，实现CAD/CAPP/RP的一体化，使设计软件和生产控制软件能够无缝对接，实现设计者直接联网控制的远程在线制造；拓展3D打印技术在生物医学、建筑、车辆、服装等更多行业领域的创造性应用。这些都是3D打印的未来。

2.3.2 4D打印

4D打印是由3D打印衍生出来的一种新技术。所谓的“4D打印”，比3D打印多了一个“D”也就是时间维度，人们可以通过软件设定模型和时间，变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状，如图2-12所示。准确地说，4D打印是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。4D打印的关键是记忆合金。4D打印是由美国麻省理工大学与Stratasys教育研发部门合作研发的，是一种无须打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术。

图2-12 4D打印

人们相信，4D打印不但能够创造出有智慧、有适应能力的新事物，还可以彻底改变传统的工业打印，甚至是建筑行业。与此前的3D打印相比，它将具有更大的发展前景。4D打印更为智能，物料可自行“创造”，简化了打印过程，但对打印材料有了更高要求。与3D打印的预先建模、扫描，然后使用物料成形不同，4D打印是直接将设计内置到物料当中，简化了从“设计理念”到“实物”的造物过程。让物体如机器般“自动”创造，不需要连接任何复杂的机电设备，这与包括3D打印在内的制造方式都有着本质上的不同。

目前4D打印技术使用的材料只能感应水的刺激，只能在水中发生所谓的变形。

2.3.3 5D打印

5D打印是由中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒在上海举办的世界3D打印技术与未来高峰论坛上提出来的。如果说4D打印是在3D打印的基础上增加了一个时间维度，那5D打印则是在时间维度之后又增加了一个时间维度，打印出来之后还能自己生长。即是用3D打印技术构造出可以生长的组织细胞，再通过组织液的培育，产生生长因子，让其自行增殖，可用于活性器官的再造，如图2-13所示。

图2-13 5D打印

目前，西安交通大学宣称已经研制出了可以打印出来的人工骨细胞，并在对人工肝、人工心脏，以及人工皮肤的5D打印进行攻关。