目前利用3D印表機能打造出各種模型，但專家還是嫌一層一層列印太過緩慢，號稱要打造4D列印。推動這種列印方式的關鍵，是小朋友們也很熟悉的摺紙。日本東京大學專家打造出特殊材質，列印過程當中也印出摺線，印出來的平面材質再利用水或是特殊的刺激方式，就能自動彎摺變成立體的造型。
一張最普通的紙，搖身一變成為一隻鸚鵡，又或是一隻狐狸，這是藝術也同時是數學計算。
摺紙藝術家兼物理學家羅伯朗：「如果我們找到一個，能在某些簡單的層面準確描述摺紙的數學模式，我們可以利用這種數學算法來分析和設計更為複雜的摺紙結構，這單純靠我們的直覺難以達成。」
日本東京大學的教授強調，不論多複雜的3D造型都能用一張紙來完成。靠的就是演算法在背後支撐。甚至還研發出一款電腦程式，來計算不同物體需要什麼樣的摺線來打造。
摺紙藝術家兼物理學家羅伯朗：「這程式實現了基礎演算法真正的創新，在於找出基礎演算法，基本上如何將任何平面視為三角形的集合體，並創造出摺疊方式，來符合這個平面的摺紙圖案。」
不只是能打造各種摺紙藝術，同樣的原理也能用來創造各種產品。
東京大學廣域系統科學系教授館知宏：「我們一直在開發基於摺紙設計來解決問題的軟體系統，如果我們希望使用紙張摺疊成產品，實際上不能真的使用，紙張我們必須使用不同的材料，或者可能需要將它拆分成多個部分。」
工業材料與藝術模式結合，聽起來不是什麼特殊技巧，但利用簡單的平面材料，只靠彎折就能打造出不同的商品，這就帶來各種天馬行空的想法。但真的要把平面變成立體，就算有了數學計算還有褶線加持，還是有各種挑戰要克服。
摺紙藝術家兼物理學家羅伯朗：「目前計算摺紙工具的一大挑戰是它可以由平面創造出非常難以摺疊的圖案以至於一個人可能需一天甚至多天時間才能完成摺紙這也超出自動化機器製造的範疇。」
同樣在東京大學任教的鳴海紘也，就研發出不同的材質，要克服這種難以摺疊的困境。
東京大學工學系研究科專任講師鳴海紘也：「列印完成後，形狀具有初始結構，但如果施加一些刺激，那麼它將根據時間變化，變成另一種形狀，這就是為什麼我們稱之為4D列印。」
列印的同時不只同時產生褶線，獨特的材質，能讓平面的材料在受到特殊刺激之後，就能變成不同的立體造型，就能省下很多的產製時間。
東京大學工學系研究科專任講師鳴海紘也：「這幾年自從折疊技術引起了關注，用在永續材質製造，如果使用3D印表機，舉例來說製作可能需要20個小時，但如果使用噴墨4D印刷只需一小時即可完成製造，因此這種技術將減少製作原型所需的大量工作。」
儘管這項技術的應用層面還在研究當中，但光是平面可以自動變立體的概念，就或許能打造出，像是電影變形金剛一樣的場景。
東京大學工學系研究科專任講師鳴海紘也：「未來或許可以將一疊文件或一疊折疊，列印出來的紙張送到太空，形狀變化後作為機器人等探測工具，或者可以將大量列印出的紙張送到難以進入的地區，例如災區。」
專家強調，這種材質更符合環保概念，像這樣一張類似桌墊一樣的布料，可能可以變成一頂帽子。打破以往回收之後，必須粉碎才能再利用的既有模式。靠著藝術的概念以及數學的計算，還有科技材質的加持，有望研發出對環境更有利更經濟的製造方式。
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更新時間：2023/12/22 13:02