MIT成功研發可變形的智能化3D列印鞋子

雖說現如今和 3D 列印材料有關的研發過程可謂是突飛猛進，但處於正中間最前沿以及最讓人興奮的進展則是來自一種可以實現自組裝的材料： 3D 列印的木材、碳纖維甚至紡織品，可以在其他環境刺激的條件下主動轉化為事先預定的形狀或是結構——也有人將它稱作「 4D 列印」。這款可編程自行組裝的3D列印對象是能在未來的用戶交互、產品製造、航運和施工方面擁有廣闊的潛在應用領域。

而現在，麻省理工學院 （MIT） 自組裝實驗室的科學家們正在努力實現其中的一小部分——3D列印可自組裝的鞋子。確切地說，他們正在進行的這個 Minimal Shoe 項目主要目的是開發一個能夠根據用戶腳的形狀和大小自動精確變形的鞋子。夠科幻吧？

那麼，他們是怎麼做到的呢？首先科學家們需要使用 3D 列印技術打造出一種「主動式」的紡織材料，它是用某種塑料材料根據不同的厚度和經過編程的圖案列印出來的一種被延展了的紡織材料。當這種紡織材料從被延展的狀態解放時，它會「跳起來」，或者重新配置自身，變成預先經過編程設定的形狀。對於這個 Minimal Shoe 項目而言，它會收縮，並且變成您的腳的形狀。而通常來說，將織物拉伸成為剛性的結構框架需要複雜的成型和機械方法，但是 3D 列印技術降低了成形過程的複雜性。而且，不像其他的可穿戴式技術，自組裝紡織物與複雜而綜合的機器人是兩種概念。前者主要是針對周圍的環境做出整體性的反應。

「 Minimal Shoe 是一種主動性的紡織物和它目前還處於研究進展當中。」 Guveran說：「我們可以讓它收縮鞋子的尺碼，而且就沿著您的腳周圍進行收縮。」這種材料是半透明的，重量很輕，具有極高的可塑性，給鞋子帶來一種來自太空時代的、猶如空氣般輕盈的美感。

這雙鞋子對於 3D 列印技術的使用也很有意思，因為一般要 3D 列印整隻鞋子的話是非常耗時而複雜的。而在這個項目里科學家們將需要 3D 列印的部分縮減至最小，只保留與鞋子主動變形有關的部分。這種混合製造技術將 3D 列印材料與更為傳統的鞋類材料，如皮革、橡膠、等結合起來，從而能夠實現更多的定製化和更快的成型。

此外，研究人員還提供了製造 Minimal Shoe 的兩種可能的方式。一種雄心勃勃的版本是將整隻鞋——包括鞋面和鞋底——都 3D 列印出來。但是該項目的負責人 Skylar Tibbets 稱更為現實的版本是只列印鞋面的部分，然後再將其連接到傳統材料上。「我們已經擁有了可以自動變形的主動性紡織品，但是為了使其更加高效，以這種方式（指只 3D 列印鞋面）製造可能更為可行，因為它可以以最少的時間和材料實現高度主動的對象。」另外一位研究人員 Christophe Guberan 說。

Tibbets 補充說，他們的研究目的的很大一部分是為了推動主動性紡織品的應用極限，以及為它打開更多的可能性。「因此，我們並不需要把這個世界看成僅由靜態的、死寂的、冰冷的材料組成的。它們也可能是高度活躍的，當然這並不意味著它們會更貴。」

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