4D打印機(jī)就是在3D打印的基礎(chǔ)上增加時(shí)間元素，它首次是在洛杉磯舉行的《科技、娛樂(lè)、設(shè)計(jì)（TED）大會(huì)》由麻省理工學(xué)院自我組裝實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家斯凱拉·蒂比茨對(duì)這款產(chǎn)品進(jìn)行了展示4D打印機(jī)。在展示過(guò)程中，一根復(fù)合材料在水中完成了自動(dòng)變形。據(jù)介紹，這根復(fù)合材料由3D打印機(jī)“打印”，所使用的原材料為一根塑料和一層能夠吸水的“智能”材料。蒂比茨稱(chēng)：“打印過(guò)程并不是新鮮的東西，但關(guān)鍵是打印出來(lái)后發(fā)生的變化。”
對(duì)于這一技術(shù)的運(yùn)用，蒂比茨認(rèn)為其能夠自我變形的特性，可以讓物體實(shí)現(xiàn)在地下管道等難以接觸到的地方進(jìn)行自我組裝。此外，這一技術(shù)還有可能應(yīng)用到家具、自行車(chē)、汽車(chē)、甚至建筑物的制造上。
蒂比茨正在尋找制造商與他合作，以期在這些方面進(jìn)行創(chuàng)新。“我們?cè)趯ふ冶仨毷褂玫竭@些材料的產(chǎn)品……設(shè)想一下，如果水管能夠自我延伸，應(yīng)對(duì)不同的需求和流量，這樣就能夠省掉挖掘街道的步驟了。”
一些專(zhuān)家們認(rèn)為，這一技術(shù)的問(wèn)世可能預(yù)示著自我組裝家具時(shí)代的來(lái)臨。美國(guó)軟件開(kāi)發(fā)商、參與4D技術(shù)開(kāi)發(fā)的歐特克公司正在對(duì)此進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。該公司首席研究專(zhuān)家卡洛·奧古恩稱(chēng)：“想象一下這樣的場(chǎng)景，你在宜家買(mǎi)到一把椅子，然后把它放到你的屋子里，關(guān)鍵的是，這把椅子會(huì)自我組裝。”
奧古恩說(shuō)，4D打印概念的靈感來(lái)自于生物的自我復(fù)制能力。不過(guò)，該技術(shù)初期只能“打印”自動(dòng)變形的條狀物體，其下一步的研究目標(biāo)是“打印”片狀物體，然后才是結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的物體。

4D打印機(jī)產(chǎn)品特點(diǎn)
1不挑材質(zhì)，可以在水晶、PVC、玻璃、金屬、陶瓷、雅加力等表面印刷上精美圖案；
2、與印刷圖案沒(méi)有表面接觸，避免對(duì)一些易碎印刷品造成任何破損；
3、適用超薄承印物和厚達(dá)20厘米的任意形狀產(chǎn)品；
4、無(wú)需制版，兼顧小批量產(chǎn)品印刷、；
5、無(wú)需套色，一次印刷多色，完美的顏色過(guò)渡；
6、操作工序簡(jiǎn)單，即噴即干，具有高效、快速的個(gè)性化輸出特點(diǎn)；
7、成品率高，使用壽命長(zhǎng)；
8、微壓電噴墨印花精度可達(dá)2880.DPI；
9、防打印頭堵塞功能使機(jī)器性能更加穩(wěn)定；
10、可提供連續(xù)式供墨系統(tǒng)可大大降低打印成本，提高利潤(rùn)空間；
11、全系列的打印墨水及圖層處理技術(shù)；
12、特殊的墨水成分可確保戶(hù)外長(zhǎng)時(shí)間色彩清晰艷麗；
13、打印速度可根據(jù)打印精度調(diào)整；
14、通過(guò)自動(dòng)傳感器自動(dòng)調(diào)整耗材合適高度，輸出后自動(dòng)恢復(fù)固定架；
15、克服材料的界限：可打印規(guī)定厚度內(nèi)的任意介質(zhì)，完全克服了只能使用專(zhuān)用紙張和專(zhuān)用規(guī)格的傳統(tǒng)打印方式，可以使用非常薄或非常厚的物件，其厚度可達(dá)到200mm/100mm；
16、自動(dòng)清洗系統(tǒng)：顯著的防噴頭堵塞功能根據(jù)消費(fèi)者的選擇以各種模式的周期自動(dòng)清洗打印頭，這樣可防止噴嘴阻塞現(xiàn)象。

4D打印讓快速建模有了根本性的轉(zhuǎn)變。與3D打印的預(yù)先建模然后使用物料成形并不一樣，4D打印直接將設(shè)計(jì)內(nèi)置到物料當(dāng)中，簡(jiǎn)化了從“設(shè)計(jì)理念”到“實(shí)物”的創(chuàng)物過(guò)程。讓物體如機(jī)器般“自動(dòng)”創(chuàng)造，不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備。為了充分應(yīng)用這一新技術(shù)，Autodesk公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)了新軟件Cyborg，可以用于自我組裝和可編程的模擬材料，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和材料的折疊。
傳統(tǒng)而言，造物過(guò)程一般是，先模擬后制造，或者一邊建物一邊調(diào)整模擬效果。而通過(guò)硬件和軟件的緊密結(jié)合，4D打印顛覆了傳統(tǒng)的造物方式。

4D打印的流程是這樣的：首先對(duì)材料進(jìn)行編程，使其能夠?qū)δ承┐碳ぷ龀龇磻?yīng)，比如冷、熱和濕度，再把這樣的材料用3D打印機(jī)打印出來(lái)。這些物質(zhì)中的粒子形成紐帶，可以，比如說(shuō)，使材料打印帶將材料塑造成某種形狀。美國(guó)馬薩諸塞州技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室總監(jiān)Skylar Tibbits表示，4D打印可以生產(chǎn)智能產(chǎn)品，它可以自動(dòng)適應(yīng)外部變化，進(jìn)行自我修復(fù)。比如，管道可以設(shè)計(jì)成能夠根據(jù)水流量進(jìn)行膨脹或收縮的，或者在破裂時(shí)自我修復(fù)。自適應(yīng)或自修復(fù)技術(shù)也能在災(zāi)難救援或太空環(huán)境等惡劣環(huán)境中派上用場(chǎng)
雖然4D打印在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)取得了成功，Tibbits最近研發(fā)出一種材料，能夠自動(dòng)折疊成箱子。但是，目前還沒(méi)有人用4D打印創(chuàng)造真實(shí)的產(chǎn)品。沒(méi)有數(shù)據(jù)能夠顯示自適應(yīng)產(chǎn)品真正進(jìn)入市場(chǎng)還要等待多少年，也不知道它能否取得編程中的表現(xiàn)。如果4D打印能夠成功，它將給建筑和制造行業(yè)帶來(lái)革命性的改變，并引發(fā)大量失業(yè)。但現(xiàn)在，它還只能是美好的未來(lái)。