月前在網際論壇 (October 06, 2014) 介紹斯里蘭卡報紙「今日錫蘭」的 4D 香皂廣告，除了看到立體感的畫面，還聞到香皂的香氣，是模仿 3D 立體電影增加實體動感效果的方式，所以稱實體動感為第 4 個 D。現在說的 D 是熱門的 3D 印刷再加一個 D，也就是仿印刷一層層堆砌材料的新製造技術，印製出長寬高的實體物件，如果按照物理學的時空概念，那第四個 D 就是「時間」。

（4D 印刷概念、取自網路）

   上圖 1D 2D 3D 很清楚，從點、到面、到高，是一個三度空間的盒子，4D 是個概念，我們看不見，但能隨時間的不同看見 3D 物件的不同狀態，如上圖把一個盒子打開，就是 3D 以後的時間變化，我們稱為 4D。印製一個盒子再把它打開，是輕而易舉的動作，那是用手打開，上圖的 4D 是盒子自己打開的，是 3D 以後另一個時間的動作。以後還可能有一個動作，就是打開的盒子自己又折疊成原來或另一形狀。

   如果不是盒子，是一張桌子與四把椅子，那 4D 的成品就可能是一大四小五塊木板，拿回家在木板上一敲，就會還原成 3D 成品，也就是一張桌子四把椅子，有如魔術。所以 4D 是 3D 印刷成品的後續動作，受環境的驅動自己變成另一狀態、或自動與別的物件組合。這個技術現在雖然還在試驗室，但有很大的發展潛力。

   美國麻省理工學院 MIT 有一個「自行組裝實驗室」(Self Assembly Lab.)，幾年以前就陸續展示成果。像 3D 印刷的一根長條，可以自動變成預設的形狀；另一根長條泡在水裡，拿出來甩一下就自動組成各種花樣；一個網狀管子可以用手操作，在任何部位拉長縮短變更粗細。這些長條與管子的材料都是塑膠，用傳統方式製造出這些特性，幾乎不可能，4D 印刷卻做到了。

   下面一段 Youtube 短片是 MIT 自行組裝實驗室主任 Skylar Tibbits 在 TED 的解說展示。

   自行組裝的背後原理，是由程式設計的 (programmed)，但不是電腦程式，是材料程式，也就是構成整體物件的材料並不完全一致，不同的部位用不同的材料，對外界的環境或刺激有不同的反應，如影片裡用溫度、濕度、重力來驅動「程式」，使物件自己動起來。一個物件用不同材料構成，傳統的製造方式非常困難，甚至不可能，相對的 3D 印刷就容易得多。

   3D 印刷不算印刷，是新的製造技術，只不過有如噴墨印刷的動作所以借用印刷兩個字。我們用的噴墨列印機，是藉噴頭把墨水一點一點印到紙上，3D 印刷是藉噴頭噴灑小顆粒的材料，層層堆砌成最後的物件。如果堆砌到一個部位需用不同的材料，可以用另外一個噴頭噴灑，或是同一種材料用不同角度的紋路、厚度噴灑，來製造那個部位的特殊性能，於是就從 3D 轉為 4D。

（4D 印刷成品、取自網路）

   上面的兩個動畫圖，一個是能彎曲的木製品，一個能彎曲的碳纖維，這兩種材料用途都很廣，但要彎曲並不容易，現在 4D 印製以後，在一定的條件之下可以自動彎曲。4D 的性能讓 3D 的應用更進一步，有人想到太空，如果零件壞了就可以臨時依需要用 4D 特製，3D 印製一個原型、4D 後續動作轉換成需要的規格。如果衛星壞了，更可以印製小零件，自動組合修補。所以有人比喻 4D 印刷是沒有機器的機器人。

   附帶說一點 3D 印刷，現在已經脫離了玩具、進入實質的用途，工具、機械零件、噴射引擎噴射口、人體移植骨骼、汽車外殼，發展中的更有用細胞印製人體器官，大型物件如建材、飛機翅膀、甚至房屋，只要有適當材料，無所不「印」。

   中國的青島尤尼更製造了全球最大的 3D 印刷機，長寬高各 12 米，重 120 噸。用了 8 噸新材料與 12 噸水泥，複製了 100 立方米的北京天壇建築模型，不用 3D 則需 150 噸水泥。

（青島尤尼巨型 3D 印刷機、取自網路）

（青島尤尼巨型 3D 印刷機複製北京天壇建築模型、取自網路）