通常，4D是指其中存在四个维对象的四维空间-tesseract，icocitrachor（在三维世界中没有类似物）等。 几年前，术语“ 4D”用于表示一种特殊技术，用于打印随时间变化其特性的对象。 因此，在4D打印中，“第四”不称为测量，而是与对象的位置（可能是功能）相关联的参数。
与传统的3D打印相比，4D打印机技术几乎没有革命性的意义-以相同的方式逐层创建对象。 最有趣的事情是稍后发生，当完成的项目开始更改时。 而这一切都取决于打印机使用的材料。 特殊材料会在水，热量，光线，机械应力的影响下发生变化，并且还可以针对某些动作进行编程。
让我们看看为什么需要4D打印，以及基于改变形状和行为的事物构建的世界的外观。
未来的汽车
去年，宝马展示了未来汽车的外观。 这个概念并非没有使用4D。 根据工程师的设想，车身由在4D打印机上打印的可移动三角形部分组成。 这些零件将具有集成的功能，现在可以通过释放不同的零件并从中组装一种机制来实现。
由于使用了特性与碳纤维相似的特殊材料，因此从生产开始到每个部分都将具有编程功能。 例如，大部分覆盖范围将用于为更好的空气动力学设计的轮ni。 在转弯过程中，三角形部分会伸展，轮胎不会与拱门摩擦。
使用四维打印创建的概念车功能的视觉演示：
与水接触后形状发生变化
哈佛大学的一个科学家团队提请人们注意那些能够响应环境刺激而改变形状的植物。 已经开发出水凝胶复合结构，当浸入水中时会改变形状。
兰花花形物体上印有含有特定方向的纤维素纤维的水凝胶复合油墨。 为了使木材纤维具有所需的方向，将它们与丙烯酰胺水凝胶混合。 当浸入水中时，所得物质以预定方式改变其几何尺寸。
复合油墨使您可以获得各种形状的产品。 此外，可以改变材料的组成以获得某些性质，例如电导率或生物相容性。
麻省理工学院自组装实验室的研究人员已经开发出一种2D模板，将其浸入水中后可以折叠成一个立方体。 为了打印自组装实验室，使用了Stratasys Objet260 Connex1打印机，使您可以使用各种材料（包括类橡胶和聚丙烯）进行工作。
实验室已经创造出许多产品，它们可以独立采用所需的形状或自行组装。 他们展示了绑起来的鞋带，以及自己展开的家具。
太空防御
NASA工程师使用4D打印技术
创建了一种金属织物，以保护卫星免受损坏和辐射，并生产出柔性天线。 织物是一种由银和其他金属碎片制成的“锁链”。 该材料可以反复弯曲，弯曲，拉伸和压缩。 织物的每一面都有自己的特性，反射或吸收光和热。 尽管具有柔韧性，但织物极难撕裂。 按计划，卫星将在进入太空之前先装入保护材料中，或者在卫星的帮助下将其屏蔽太空服和可居住模块。
军事技术
西北大学的国际纳米技术研究所获得了美国国防部的五年资助，用于开发4D打印机。 这种四维打印机
将用于化学，材料科学和国防相关领域的研究。 假定4D打印将允许为微芯片创建新的化学和生物传感器，结构和材料。
当前，由于缺乏廉价的设备而阻碍了进展，该设备能够由硬质材料（金属和半导体）和软质材料（例如有机材料）制成的具有超高分辨率（比人的头发的厚度小约1000倍）进行打印。
四维打印机将成为用于开发体系结构的新一代工具的基础，在该工具中，构成电子功能部件的材料可以与生物物体结合。
形状记忆
变形后恢复在4D打印机上打印的聚合物模型。早在2013年，科罗拉多大学的研究人员通过将具有“形状记忆效应”的聚合物纤维结合到传统3D打印中使用的复合材料中，开发了4D打印技术。 作为该技术的应用实例，人们称其为可折叠和展开运输的太阳能电池，适应环境的汽车涂料以及可改变伪装类型或更有效地防止气体或碎片侵害的军服。
三年后，来自新加坡科技设计大学，麻省理工学院和乔治亚理工学院的科学家联合团队
开发了一种新的4D打印方法，该方法基于将感光材料暴露在光下。 一种新的打印技术能够创建与人的头发一样厚的元素。
将光敏聚合物溶液倒入打印机中，然后将所需物体逐层投影，然后用紫外线对材料进行处理。 为了验证聚合物能够从变形中恢复，研究人员打印了一个软操纵器，该操纵器在其自由状态下处于关闭状态。 有了它，科学家就能够成功捕获小物体（例如螺钉）。
在这一阶段，已经可以将一种类似的技术用于实际用途，例如，制造能随体温升高释放物质的胶囊。
医药印刷
来自中国西北的陕西省的医生使用三维打印技术
成功完成了罕见的气管手术 。 医生将管状气管
支架插入患者体内以保持呼吸道通畅。 为了生产支架，使用了聚己内酯生物材料，该材料会随着时间的流逝而溶解-人体中的生物降解发生缓慢，大约3年。 医生已经预先确定了打印支架的溶解时间，患者将无需进行其他操作即可将其取出。
在美国
发生了类似的情况。 加勒特·彼得森（Garrett Peterson）出生时，软骨不够坚硬，支气管畸形-支气管软化。 支气管通气受损，孩子一生都在犹他大学的一家医院里进行人工呼吸以维持生命。
同时，他们在密歇根大学开发了三维打印总线，该总线最终可以在体内塌陷而不会造成任何后果，但同时可以使呼吸道保持开放两到三年，足以恢复支气管软骨。
创建虚拟模型后，打印机以特定的气管形式打印聚己内酯层。 尽管制作单个支架的过程似乎很困难，但只需要一天。
4D生物材料迟早可能会远远超出呼吸系统疾病。 面部重建和耳朵修复的问题已经在研究中。
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总的来说，从事四维打印领域的大多数科学家预测，在未来五年中，四维打印的对象和材料将会爆炸性增长。