4D打印与3D打印同为数字化制造技术

4D打印与3D打印在产品成型之前的各项工作都依赖于计算机来完成，如数据扫描、软件设计、数据建模、输出程序设计等，这些都属于数字化制造技术的范畴，且与其他数字化制造技术不同，这是直接数字化制造，也就是说，使用4D打印与3D打印制造出来的产品是人们能够应用的最终产品或部分零件。

（一）数字化制造技术概述

所谓数字化，就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起数字化模型，将其转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理的过程。

而数字化制造即制造领域的数字化是制造技术、计算机网络技术与管理科学的交叉、融合、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势。

数字化制造技术的解释具体表述如下：

在数字化技术和制造技术融合的背景下，以及虚拟现实、计算机网络、快速成型、数据库和多媒体等技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求的产品的整个制造全过程。

这是一项融合了计算机软件、材料、机械、网络信息等多学科知识的综合性、系统性的技术。从原理上来讲，整个过程一般包括如下5个环节，产品三维建模，层片数据生成与传输，能束逐层扫描材料，材料熔化，材料逐层叠加。

（二）4D打印、3D打印与数字化制造

3D打印技术一般被称为增材制造技术或快速原型制造，是指基于离散材料逐层堆积的成型原理，依据产品三维CAD数据模型，通过软件与数控系统将特制材料逐层堆积固化，制造出实体产品的数字化制造技术。

3D打印依据三维CAD设计数据进行数字建模的过程就是其数字化过程，是数字化制造技术中的一种快速原型技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，能有效地缩短产品的研发周期。

可以说，3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计、教育等领域被用于制造模型和实验室研究，也逐渐用于一些最终产品的直接制造，目前己经有使用3D打印技术制造成型的零部件，如多部分组成的变速箱。

4D打印技术更是在3D打印的基础上对制造材料直接进行编程设计，在数据模型设计阶段就考虑了材料的触发介质、时间等变形因素，将相关数字化参数预先植入打印材料中，让其进行内部自我折叠。在模型打印成型后，能在时间和空间双重维度上变形、重组、分解，开始接下来的生命周期旅程。这是一种比3D打印更高一层的直接数字化制造技术。