4D列印即將引發新一輪軍事變革

商場中購買的鞋子可根據人腳的形狀、大小自我調節；衣櫥里琳琅滿目的裙子可隨人體形態自由變化；戰士的武器可隨戰場環境自我改變適應……這些不是科幻，也不是幻想，4D列印將帶領我們步入充滿神奇的世界。

4D列印誕生於美國麻省理工學院的自動組裝實驗室。2013年3月，在技術、娛樂、設計大會上，該實驗室首創4D列印技術，成功地把3D列印的繩子放置在水中，使其自我彎曲折成「MIT」（麻省理工學院的英文縮寫）。此後，4D列印技術進入大眾的視野，受到了全球的廣泛關注，不斷應用於工業、航天、醫療、軍事等諸多領域。

4D列印是指初始材料經過3D列印後，在關鍵部位加入智能材料，形成的「半成品」遇到特定環境，無需人為干預，也不用動力能源，便可按照預先的設定進行「自我組裝」「自我修復」，是一種能讓材料快速成型的顛覆性技術。

利用4D技術列印出來的MIT字樣

顛覆性技術的出現，往往最先應用于軍事領域。3D列印在新軍事變革中方興未艾，4D列印又會帶來什麼樣的未來戰爭呢？

「低成本」戰爭

4D列印將驅動節約型軍事生產。不論是潛艇、空間站、宇宙飛船等大型武器裝備的製造組裝，還是智能防護服、特種槍支等高端小型武器裝備的設計生產，對於研發單位和軍工廠來說，研發、生產成本都是較高的。3D列印的出現，部分解決了製造生產的初期問題。復旦大學沈丁立教授對3D列印軍事武器的原理有一個形象比喻：「傳統的製造是一門雕刻技藝，對多餘的部分做減法；而3D列印與之相反，我需要什麼，才增加什麼。」4D列印技術更進一步，在一體化列印的基礎上實現了武器不同部件的可變形組裝。

因而，4D列印簡化了工業製造中的繁瑣環節。設計者只要簡單地編程，而無需生產機床等上游生產設備，部件與產品本身結構的難易程度將變得不再重要。英國宇航系統公司透露，「旋風」式戰鬥機部分零部件的一體化列印，預計可節省120萬英鎊的成本。產業鏈升級帶來的絕不僅僅是數筆經費的節省，極有可能是造價顛覆式的革命。比如，航空母艦上的武器和配套裝置，人造衛星、空間站以及宇宙飛船上的儀器裝備，一旦出現某個零部件故障卻無材料維修的窘境，帶來的損失可能是一個天文數字。4D列印技術根本性地解決了「寸土寸金」的特殊環境下材料的安置問題。

哈佛大學的實驗室利用4D技術製作出了能夠自我變形的花朵

「快速化」戰爭

快速化戰爭首先體現在武器裝備的生產製造上。毋庸置疑，4D列印下的軍工生產將大大縮短武器升級周期，突破軍事創新時間的阻礙。傳統武器研發一般先模擬後製造，或者一邊建物一邊調整模擬效果。前期設計生產涉及到人員組織分工協同、構件生產運送組裝，後期調整又涉及到部分構件重製、裝備重組，甚至核心的改變。雖然整個流程結構高度緊密，但是環節則比較分散，冗長的產業鏈不可避免地拉長了武器裝備的研發周期。4D列印讓快速建模有了根本性的轉變：硬體和軟體的緊密結合將顛覆武器裝備傳統的需求導向—設計實驗—製造研發流程，使設計建模到產品成型高度一體化，無需考慮複雜的模型結構、依賴高精尖的輔助設備，產品成品所需時間將大大縮短，這無疑將加快武器裝備更新換代周期，為實現武器裝備由批量化生產轉向定製化製造提供了可能。

全球首支3D列印的手槍

武器生產研發「快速化」的保障，衍生助推戰爭的「快速化」。4D列印快速轉換「需」「求」的特質，將滿足戰場實戰化要求。戰場環境複雜多變，裝備損毀後很難得到及時修復，影響作戰任務的正常執行。4D列印在戰場上廣泛運用後，就可有效解決長距離複雜環境下快速運送維修的問題，甚至實現武器裝備實時自我修復。即使武器裝備損毀至難以修復，結合3D列印，只需三維模擬圖形，零部件當場也能被快速列印「製造」。

「智能化」戰爭

4D列印技術的發展應用更多地取決於智能材料的進步，而不是列印手段。「它所需要的並非一般的普通材料，而是帶有記憶功能的智能材料，是一種能感知外部刺激，並能夠通過判斷而進行自我變形、組裝的新型功能材料。」信息化戰爭中作戰任務的不斷拓展對武器裝備提出了更加特殊的要求，依靠武器裝備固有性能已不能適應多變的戰場環境，這就要求新式武器要能根據不同戰場環境需要做出適當「動態」調整。以戰鬥機為例，用4D列印技術做成的部件如遭敵破壞，戰鬥機無需迫降，也不必等待零件運送及專業技術人員到來，損毀部分會快速脫離飛機，新的部件可自行再構。這種智能化的「可再生」能力將有力保障更為激烈作戰任務的完成。

美國軍火商雷神公司用3D列印製造出的導彈部件

沙發可自我組裝，管道線路智能地在地下鋪設。4D列印技術智能應用正在顛覆某些傳統民用行業。在軍民融合背景下，部分成功轉型的案例可直接應用於現代軍事保障。現代軍事保障由供給需求、成品生產、物資調撥、物資運輸、分類發放等諸多環節構成，涉及交通運輸、天候地形等諸多因素，流程複雜難控。精密裝備或易損物資在配備過程中可能意外損毀，給後勤保障帶來不便。4D列印技術的智能化產品受外界影響小，可自動組裝為成品，能較好地解決這些問題。在運輸方面，武器裝備可製成摺疊狀態或半成品，在需要時進行智能化自我組裝。這種簡單的改變減小了運輸裝備體積，降低了損毀可能性，方便遠程機動。

「個性化」戰爭

各種智能化武器的應用必將導致個性化戰爭出現。信息化戰爭的作戰模式不斷創新，對作戰提出了更多特殊要求，依靠武器裝備固有屬性組合已難以適應多變的戰場需求，這就要求包括武器裝備在內的作戰力量能根據不同戰場「情景」做出「個性化」調整，打造「獨一無二」的作戰力量。4D列印技術不僅可讓人類腦海中的想法被快速列印，而且可將多種可能的修正要素預設在列印材料方案中。由此，在武器列印成型後，根據戰場不同情況，使用者可根據自己的想法，驅動武器實現自我變形、完善、修正，「定製」有針對性的武器。單兵武器相對簡單，也許只要改動一點參數設置，即可收到意想不到的效果。對大型系統類武器裝備，4D列印需在更高層次上解決產品自行組裝問題，增加自行創意變化環節，幫助使用者實現「人劍合一」。武器裝備運用過程中可根據周圍環境和作戰目標不同，優化調整設計參數，快速塑造成型，甚至環境自適應，從而大大提高武器裝備的環境適應能力和作戰效能。

不怕撞衫的4D列印裙子

近年來，4D列印技術正當其時，呼聲很高，但實際推廣還有一定難度，面臨諸多挑戰，比如對列印工藝要求高，核心列印材料價格高、種類少等。李克強總理指出「促進中國製造上水平，既要在改造傳統製造上『補課』，同時還要瞄準世界產業技術發展前沿。」我們應客觀認識到這些難題，校正可參考的思路，在攻堅克難中化挑戰為機遇，實現質的飛躍，引領科技前沿。目前，我國已加大了投資布局力度，創建了為數不少頗具實力的記憶合金企業和相關研發機構。

4D列印作為顛覆性技術的代表之一，在軍事領域的應用會日趨廣泛，影響力會持續加深，必將引發一場劃時代的軍事技術革命和作戰方式變革。當前，西方軍事強國已嗅到了這股浪潮的氣息，正在積極推動軍隊建設和保障方式創新發展，並取得了一定的進展。我國起步較晚，只有奮起直追，才能不落下風，在新一輪軍事變革中搶佔有利位置。

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