4D打印：增材制造技术的发展与展望

史玉升（华中科技大学）

摘要：制造技术分为等材、减材、增材制造三类，目前增材制造主要分为3D 打印和4D 打印等。3D 打印成形结构件和功能构件，是目前应用最广的增材制造技术，4D 打印在3D 打印基础上增加了时空轴，突破了传统3D 打印成形的局限性，让构件的形状、性能、功能具备动态可编程的特性，得到智能构件。本文结合4D 打印技术的实际研发与应用实践，从概念与内涵、技术本质、全球研究格局、核心材料体系、工程应用、发展瓶颈及趋势等方面展开分析，明确4D 打印是通过材料与结构的双重设计，让增材制造的智能构件在外部能场刺激下，实现形状、性能、功能随时间、空间可控变化的技术。该技术在航空航天、生物医学、柔性电子、可穿戴设备等领域展现出广阔的应用前景，但面临材料、工艺、产业化等多方面的制约，未来需依托多学科交叉、人工智能融合、绿色可持续发展等途径实现技术突破，推动增材制造技术向更高维度、更智能化方向发展。