“通過將機械編程后處理步驟直接整合到3D打印過程中，新方法大大簡化了4D打印并增加了它的潛能。這允許用計算機模擬來設計高分辨率的3D打印件，3D打印完成后，通過簡單的加熱，可將其直接而快速地轉換成新的永久結構，”研究人員解釋說。

為了展示新的3D打印技術，研究團隊制作了許多不同的可變形物體，其中包括一朵相當復雜的花，遇到熱水時，它的花瓣會收縮和彎曲，以及一個晶格結構，放入熱水時，其大小幾乎可擴展為原始尺寸的八倍。轉換所需的時間極短，在五秒鐘左右，這比以前的水凝膠4D打印技術要快得多。通過設置各種打印參數(shù)，研究人員還能在一定程度上控制最終的轉換形狀。

“在室溫下，我們的復合材料中有一種柔軟的材料，可被編程以包含內部應力，而另一種材料是硬的。我們用計算模擬來設計復合材料組件，其中剛性材料有一個可防止柔軟材料在3D打印后釋放被編程的內部應力的形狀和尺寸。加熱時，剛性材料會軟化，并允許柔軟材料釋放應力，從而讓打印件的形狀發(fā)生變化。這個過程通常很戲劇，”研究人員解釋說。

雖然該技術仍處于初期階段，但已經(jīng)顯示出許多潛在的應用可能性。例如，4D打印物體在創(chuàng)建緊湊的堆疊或卷狀結構時可能會極其有用，這些結構運送起來很簡單，然后可在需要時進行擴展。有一天，該技術甚至可能會讓打印物體對光，甚至電等不同刺激作出反應。

SUTD教授Martin L. Dunn表示，該技術“可在生物醫(yī)學設備、3D電子產(chǎn)品和消費類產(chǎn)品上有無數(shù)應用”，并補充說，“甚至為產(chǎn)品設計開創(chuàng)了一種新范式，開發(fā)人員不僅要設計最初的產(chǎn)品，還要為其在后續(xù)服務中的多種模式進行設計。”