3D打印本质很复杂，由于需要构建大量2D层来形成对象，因此通常需要很长时间。在这个过程中，会浪费大量材料来支撑未完成的物体。

虽然有一些自我折叠3D形状的基本概念，但它们往往有缺点。东京大学首次将2D打印、折纸和化学结合起来，创造了一种不产生废料的快速3D物体制造方法。

进入打印材料新浪潮——4D打印

3D打印以前用于原型产品，如今经常用于商业产品的制造，包括喷气发动机零件。但它并非没有局限性，传统的3D打印方法通常生产时间较长。

4D打印的概念旨在通过使用最少的材料来缓解这些问题，它使用具有特殊性能的材料来创建自折叠3D产品。这个概念被称为4D打印，因为它利用了被称为“第四维度”的“时间”。

东京大学研究团队发现了如何使用易于使用的工具和材料来创建自折叠4D物体。本质上，研究人员正在创建带有折纸图案的平板，这些图案可能很复杂，即使是熟练的折纸艺术家也需要几个小时才能形成。但由于使用特殊工艺，可以将热水倒在这些平板上，然后观察它们在几秒钟内弹成复杂的3D形状。

4D打印技术概念

通过使用专门用于UV反应材料打印的特殊喷墨打印机，打印机将2D折纸设计打印到受热收缩的塑料片的两面。虽然基片在加热时会收缩，但墨水会抵抗收缩，从而在墨水部分之间留下间隙，从而使设计者能够控制片材特定部分的折叠方式。然后使用热水在平板上加热，使产品自发折叠成折纸结构。

研究人员最大的挑战是完善硬件和材料的选择，该团队花了一年多的时间才将范围缩小到最终选择。但所有的尝试和错误都是值得的；与之前围绕相同基本思想的研究相比，研究人员将输出分辨率提高了1,200倍，这意味着我们可以创建的设计不仅新颖，而且可以用于实际应用。未来，我们可能会探索功能材料，例如导电或磁性墨水，这些材料可以用于机器和其他功能设备。