打印时间?4D打印将如何重构未来社会

慧聪工程机械网   2015-09-18 09:37   来源:中国机械工程学会

从科幻世界走入现实生活的4D打印,将给我们的生活带来哪些改变?又将给包括工业、农业、商业等人类社会的各领域发展带来怎样的深远影响?

从科幻世界走入现实生活的4D打印,将给我们的生活带来哪些改变?又将给包括工业、农业、商业等人类社会的各领域发展带来怎样的深远影响?

打印时间?4D打印将如何重构未来社会

1、4D打印实现工业制造集约化

“促进中国制造上水平,既要在改造传统制造上‘补课’,同时还要瞄准世界产业技术发展前沿,加快3D打印等新技术新装备的运用和制造。”李总理已经对中国制造水平升级提出了明确的要求,我们可以通过工业4.0或3D打印,将产品由批量化生产向定制化制造转移;而在此基础上发展出来的4D打印,则可以在更高层次上解决产品自组装的问题,并且增加产品自行创意变化的环节。

3D打印技术的出现,对于帮助解决一些复杂结构的设计有了更为直接的帮助,包括让一些结构部件变得更轻盈、更结实,但无法实现应对于外力环境变化而自我驱动变化。4D打印技术的运用,将可以满足不同环境的变化。比如运用4D打印技术的飞机,在面临特定环境变化时可以实现自我分解,以最为理想的状态给乘客提供保护;在航天方面也是如此,我们不再需要带着组装好的庞大设备进入太空,只要带上材料和4D打印机,或是打印好的材料进入太空即可。因为等物品到了太空之后,只要在特定的介质触发下,太空站、太空服或其他的操作设备都可以自行组装完成。这将为人类更深入地探索宇宙奥秘提供更大的便利。

同样,对于日常的工业领域而言,4D打印技术将彻底改变当前制造与商业的业态形式;同时还将简化工业制造中的多余繁琐环节,将浪费降到最低,实现能源利用最大化。

2、4D打印为人体派驻癌症疫苗

借助于3D打印技术进行一些器官、肢体打印并与患者有效匹配,已经在医学领域被证实应用的可行性。尤其对于一些相对骨质的肢体,应用3D打印技术更是不在话下;当然,目前对于一些软组织器官,3D打印技术的应用也在不断尝试中。

在3D打印技术发展的基础上,4D打印将进一步升级脑洞思维、开阔视野格局。甚至,人类对于4D打印的最具颠覆性技术应用,将不是局限于器官、肢体的打印,而是人体细胞的打印。通过打印这些纳米级与人体细胞类似的药物细胞,将相对应的癌细胞病毒设置为介质触发源,然后将其注射到人体内环境。那么,当这些4D打印的“人体卫士”细胞在体内巡逻时,一旦遇到癌细胞就能触发形变,实现点对点的药物释放,从而将癌细胞病毒消灭,并随人体代谢排出体外。

4D打印在该方面的应用,或许将成为人类战胜癌症的一条有效技术通道。由此以后,人类体内将常驻“人体卫士”——癌症疫苗,时刻监测着体内环境的癌细胞变化,彻底杜绝癌症病变的机会。同样,对于人类所接触的一些未知病毒,也可以借助于4D打印技术以疫苗的形式注射进人体进行预防。

3、推动私人订制向私人工厂迈进

在3D打印技术以前,私人个性化订制几乎不太可能,我们所有的消费只能基于工业批量化生产而进行。对于制造商而言,他们需要通过对不同零部件及其供应链的整合,从而进行大规模的工业化、标准化、自动化生产来降低成本,提升企业效益,因此很难满足个性化需求。但到了3D打印时代,满足消费者的个性化需求将成为生产制造的基本要求,甚至根据用户的喜好进行私人订制也不再是什么问题。

4D打印出现后,其所改变的将不再只是私人订制的问题,而是让每个消费者都可以实现自定义工厂、自主化生产。也就是说,未来我们要选用冰箱,将不再是直接购买一台庞大的冰箱回家,而只需要购买核心的关键部件,甚至连关键部件都可以自己定义到4D打印机上进行打印,通过不同种材料的打印之后,让其在我们需要的时候,进行自动连接并组装成为我们所设想和需要的那台冰箱。当然,在我们的需求出现变化的时候,也就是说我们需要更大的冷冻空间,或要将闲置的保鲜空间缩小,那么冰箱将会自动为我们触发组装,并自我调整空间大小以适应我们的需求。

这与私人订制存在的最大区别是,我们不仅可以表达自己的想法,构建自己的生活,还可以借助于4D打印技术在家里定义属于自己的创新“工厂”。

4、创新速度将被进一步驱动

传统工业制造所面临的一个问题,就是从产品立项到开发到上市销售,通常需要经历一个漫长的周期,短则半年,长的甚至还有好几年的。因为这中间牵涉到批量制造的稳定性、模具的制造与寿命等,而这些问题都在不同程度上制约了产品创新的时间周期。

4D打印技术的出现与运用,不仅可以让我们的想法将被快速打印,而且可以将多种可能的修正要素预设在打印的材料方案中。由此在物品初打印成型之后,我们可以根据自己的想法驱动它实现自我变形、完善、修正,这对于追求创新、个性、差异化的人群而言无疑是一件极具意义且妙不可言的事情。

而且,这些个人想法的快速实现将大大缩短创新的时间长度;对于传统的工业化企业而言也是如此。或许在不久的将来,因为4D打印技术的运用,传统工厂所出售的将不再是产品,而是多年沉淀的技术与服务。用户通过购买其技术能力与制造经验,以协助自己根据想法创新产品。

5、4D打印将颠覆传统商业模式

随着4D打印技术的到来、成熟与普及,我们现在以整体物件销售为主的模式将得到颠覆,一些关键零部件都将以配件的方式存在于各种商超之中。用户所购买的也将不再是已有的产品固态,而是根据自己的想法购买相应的关键部件,然后将其与所打印的部件进行连接,有效实现“独一无二”的创意需求。

由此所带来的商业模式改变将会是巨大的。一方面,当前以销售整体产品为主的商超,未来或将以提供4D订制打印服务与技术支持服务为主,不再以实际整体产品的销售形式存在;另一方面,一些从事于创意工作的人群,将通过为消费者提供创意设计,并为其提供4D打印服务而获得商业价值;此外,还会催生出以零部件供应为主的各种小型连锁商超。同时,基于4D打印技术运用而带来的新商业模式,还会对宜家这种以创意设计销售为主,尚需要用户自行组装完成产品的商业模式来说,也将会是一种颠覆,因为4D打印出来的产品将不再需要组装。

6、知识产权的监管备受挑战

4D打印的发展,如同3D打印的应用一样,也在存在着“双刃剑”的问题。比如,4D打印可以轻而易举地打印出枪支器械、毒品、药品等诸多原本难以想象的物品;甚至DIY的药物生产,还将打破制作药物和化合物相对统一和一致的配方,它容许人们设计和生产自己的药物和强力化学品。这无疑将成为监管部门的噩梦。

此外,就如果现在3D打印面临着的争议一样,如何鉴定4D打印在复制拥有版权的产品设计时的知识产权问题。当用户看到一些中意的创意设计时,随手一拍,回家将照片通过软件自动生成三维模型后,将模型输入到4D打印机上进行打印,此时对于知识产权原创的保护将变得尤其困难。尤其,4D打印的产品还能自我变化,也就进一步增加了取证的难度。

关于4D打印的知识产权,或许我们可以打一个这样的比方,它就好比小朋友玩积木,搭出来什么东西就是什么东西。但是在这样的情况下,又有谁能说自己搭出来的东西是专利,具有知识产权,而别人就不可以也搭出同样或者差不多的东西呢?或许这时候,关于专利、知识产权的话题,可以顺势转移到积木上,而非积木的搭法。同样的道理,关于4D打印的知识产权问题,是否也可能会通过关注物的转移而打开一片新的书面呢?我们拭目以待。

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