3D打印技术方兴未艾，而4D打印的概念已悄然兴起。来自麻省理工学院建筑系的蒂比茨（Skylar Tibbits）在TED大会上展示了一项惊人技术：他将一根带有关节的3D打印复合材料长绳投入水中，长绳便如变形金刚般自动变形为预设形状。为3D打印物体添加“时间”维度，使其具备“记忆功能”，在特定条件刺激下自动组装为预定形态，这便是4D打印。人们期待这一“自动组装”技术未来能彻底改变制造业。
“实现4D打印的关键在于运用具有记忆功能的材料，”深圳光华伟业实业有限公司董事长杨义浒表示，“目前我们正与合作伙伴共同开发具有记忆功能的生物心脏支架。”在杨义浒看来，4D打印在医学领域的应用更具实际价值。传统心脏支架通常由记忆金属制成，通过血管置入设定位置后自动撑开，以扩张血管通道。然而，金属支架无法降解，除非人为取出，否则将永久留在体内，可能引发并发症并对人体造成不利影响。
“生物心脏支架的最大优势在于生物材料的生物相容性、可降解性和材料自身的记忆功能。我们要做的是精确控制材料，使其在外部条件（如温度、压力）下恢复预设形态。”杨义浒解释道。以生物心脏支架为例，在体外时它可能呈实心细条状，进入体内后，在体温刺激下变为空心支架，撑开血管。一段时间后，涂有药物的支架完成扩张和疏通血管的使命，便在血液中自动降解。“我们还可以通过复合不同种类的生物材料，控制生物介入物的降解速度，”杨义浒强调，“它们是优秀的临时性人体植入材料。”
成立于2002年的深圳光华伟业实业有限公司，是中国最早涉足生物材料领域的企业之一。目前，其生物高分子聚合物材料和生物溶剂的年产能已达万吨级，年营业收入超过亿元。在用于3D打印的可生物降解耗材聚乳酸（PLA）、环保生物溶剂乳酸酯等新兴生物材料应用领域，光华伟业处于全球领先地位。“从整体规模看，我们并非行业第一，但在高附加值的新兴市场，我们通过技术和产品创新建立了稳固的市场地位。”杨义浒自豪地说。
兴起于20世纪90年代末的生物材料产业仍处于发展早期。随着石油资源日益紧缺，人们希望通过环保可再生的生物原料替代石油产品。然而，受成本、技术、市场需求等因素限制，该产业发展举步维艰。据统计，目前全球生物材料总产能约60万至80万吨，其中真正能替代石油的生物高分子聚合物材料产能不超过20万吨，北美地区占全球产能的3/4以上。
“我们是一家民营企业，如果按产业自然淘汰的方式发展，可能还没开发出任何产品就被市场淘汰了，”杨义浒说，“因此，从一开始我们就在寻找能撬动产业的高附加值细分市场。”2002年杨义浒创业时，原油价格仅每桶20多美元，“如今油价已超过100美元，生物高分子材料在成本上已具备与工程塑料、功能性塑料竞争的条件，但与通用塑料相比仍缺乏成本竞争力。”
今年45岁的杨义浒是一位经历丰富、颇具学者思维的企业家。1988年从北京大学哲学系毕业后，他回到家乡湖北，在湖北省石油化工厅做了10年公务员，期间攻读了工商管理硕士学位。完成学业后，他希望将书本知识运用于实践，主动请缨到企业做管理，仅用4年时间就让一家处境艰难的国有农资企业起死回生，销售收入从750万元增至过亿元。
不过，国有企业的管理经历让他对产权制度产生怀疑：“产权不明晰，犹如将高楼建在沙滩上，建得越高，可能垮塌得越快。”2001年，杨义浒南下深圳做风险投资。但一年多后，他对“不断寻找新项目、更注重短期投资”的风投行业失去兴趣，“我更喜欢专注于做一件事，”杨义浒说，“这件事最好能结合我此前在化工行业的经验。”创业成了他的不二选择。
“生物高分子材料将引发高分子材料的革命。”杨义浒看中了生物材料领域。不过，他当时并不清楚生物材料何时能与石油制品抗衡，“行业专家告诉我，只有当原油价格涨到每桶70美元以上时，生物材料产业才可能被启动。”杨义浒决心做业界先锋，从生物材料的相关价值链做起。
于是，他开始做乳酸贸易。“乳酸是生物高分子材料聚乳酸（PLA）的基础原料。从贸易开始有多重好处：搭建团队和营销网络、进入生物材料价值链，以及带来企业生存所需的现金流，以贸易现金流支持研发。”这一思路为光华伟业赢得了发展时间和机会，公司成立第二年便实现盈亏平衡，第三年开始盈利。
在做贸易的同时，杨义浒开始研发聚乳酸的规模化生产。他想起在国企管理期间曾了解武汉大学做聚乳酸的研究，于是给当年负责项目的教授打电话，教授回复：“成果早已出来，锁在抽屉里两年了！”杨义浒随即将教授请到深圳。然而，当他投入30多公斤乳酸原料，结果只产出几克聚乳酸原料时，他有些哭笑不得。“教授证明了他的方法是对的，但对于规模化生产，这样的实验室结果几乎没有经济价值。”杨义浒笑着说。
非专业出身的杨义浒亲自参与研发。当他了解到按教授的方法，制备聚乳酸失败的主要原因是压力达不到设定条件时，他的哲学转化思维帮他找到了解决途径。“温度和压力可以相互转化，压力达不到时，可以调整温度来满足反应条件。”他让研发人员通过调试温度反复测试，“最终试验成功，50公斤乳酸原料做出了近30公斤聚乳酸原料。”
掌握了规模化聚乳酸生产方法的杨义浒并未急于投资建设生产基地。“我们当时连聚乳酸的市场在哪里都不知道，为了发现市场，我们用了‘钓鱼’的方法。”他将聚乳酸产品放到自己创办的生物材料电子商务平台上，时刻关注客户询盘。“用户的询盘千奇百怪，有医学、餐饮、纺织品的，其中相当多的应用完全出乎我们的想象。”但杨义浒并不准备进入与传统塑料竞争的低附加值市场。
2005年，杨义浒意外接到英国一家石油公司的采购需求：他们希望开发一种聚乳酸配方，要求在特定温度和压力下聚乳酸必须在规定时间内降解为乳酸，但未透露用途。根据客户要求，杨义浒开发的两种聚乳酸配方被选中。热衷探究的杨义浒在顺利做成生意后并未就此结束，他找到中国石油专家共同探讨聚乳酸与石油勘探的联系，结果发现聚乳酸用于石油开采末期，不但能提高采油效率，而且解决了此前高分子材料填充暂堵带来的环境污染问题。找到答案后，杨义浒对中国的石油勘探企业做了主动营销，试验结果非常理想。如今，聚乳酸解决方案已被用于新疆、四川等地的油田。
几年的商业和技术积累为杨义浒规模化投产聚乳酸奠定了基础，但他仍对聚乳酸市场的成熟度有所担忧。真正让他认准聚乳酸规模化投产时机的是3D打印。2007年，杨义浒接到网上聚乳酸线材的询盘。“当时并没有3D打印的说法，客户只是说需要聚乳酸线材做‘焊接’，我们原本以为用来‘焊接水管’，一番探究后发现原来它们被用作三维打印耗材。”
“3D打印是一个前景广阔的全新领域，而生物材料也是一个新兴产业，我当时感觉两个新产业的碰撞必然会诞生新的商业机会。”杨义浒说。2007年，他在湖北孝感投资建设聚乳酸的工业化生产线，第二年投产。
事实上，杨义浒的进入引起了全球3D打印耗材市场的不小震荡。“我们进入时，欧美市场的耗材价格大约每公斤100美元，而我们给经销商的价格是每公斤160元人民币，几年来整个市场一直跟随我们降价，”杨义浒说，“如今，我们最早的一批海外客户已经从当年一次采购几十公斤，发展到现在一次采购几吨货物了。”
“要让生物材料具备竞争力，绝不能再单纯依赖消费者对其环保特性的眷顾，而要凭借生物材料自身独有的性能赢得市场。”杨义浒说。在3D打印耗材的研发过程中，他发现聚乳酸之所以受到青睐，得益于生物材料的两大特性：一是打印过程中不会像ABS塑料线材那样释放刺鼻气味；二是变形率小，仅为ABS耗材的1/5到1/10。“变形率直接影响物体打印精度，用变形率大的耗材打印大件物体时，可能将平面打印成曲面。”
然而，聚乳酸作为3D打印耗材也有天然劣势。例如，打印出的物体很脆，抗冲击能力不足；耐高温性较差，物体在高温环境下会直接变形。面对这些问题，杨义浒建立了专门的材料改性研发中心。“每当客户对材料提出新要求时，我们就会加以分析，看看这些要求是否代表了普遍的市场需求。”
几年来，杨义浒的团队在聚乳酸3D打印耗材的改性方面成果卓越。他们不仅研发出10多种不同色彩的3D聚乳酸耗材，还有效提升了耗材的抗冲击性能、耐热性能、防火性能等。“最近我们还在研发可导电的3D生物打印材料，因为客户提出要用它来打印电路板。”提到这些有趣的想法和创新，杨义浒兴奋不已。今年8月，湖北生产基地聚乳酸3D打印耗材的生产线已从3条增加到8条。“目前处于满负荷生产，供不应求的状态。”
已经将生物高分子材料广泛应用于医学、纺织、石油、水处理、3D打印领域的杨义浒还在不断开发新市场。他发现聚乳酸材料用于印刷时色彩还原度极好，而中国又是各种卡片的生产大国，这两者的结合可能是另一个前景广阔的市场。他甚至把自己的名片也换成了PLA材料制作。据杨义浒透露，他们目前已经与欧洲某著名制卡公司合作，开发基于生物高分子的卡基材料。可能不久的将来，我们生活中的照片相纸、户外广告都将由生物材料替代。
“我们必须保持开放式创新的心态，这样才能时刻把握市场脉搏，挖掘潜在高附加值的生物材料应用大市场。”杨义浒说。