利用一張平面的塑料片，快速“凹”出復(fù)雜的立體造型，這一被稱為“快速多維”的制造方法及相關(guān)論文，于近日發(fā)表在國際期刊《Advanced Materials》。發(fā)明者為浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院的謝濤教授課題組。學(xué)界認(rèn)為，這一發(fā)明將對當(dāng)前熱門的3D打印與個性化制造提供全新思路。
平面變立體，聽起來很玄乎，但是科學(xué)家說，這類形變在生活中非常普遍，墻壁、地板受潮起泡就是一個典型的例子。“這一現(xiàn)象提示我們，或許我們在進(jìn)行三維設(shè)計制造時，不需要通過復(fù)雜耗時的層層打印步驟，而去使用一種更為簡潔、連續(xù)、高效的過程。”謝濤說，這一靈感的提示下，課題組進(jìn)行了快速多維制造的探索。這一方法最顯著的優(yōu)勢就是快。
3D打印是一種增材制造方法，它相較于傳統(tǒng)的減材制造，它在節(jié)省成本和個性化制造方面均顯示出諸多優(yōu)勢。但目前廣泛采用的3D打印技術(shù)無法回避的挑戰(zhàn)在于逐層打印，限制了打印精度和速度。
“我們的方法避開了這一挑戰(zhàn)，它的成型是連續(xù)的，快速的，可以為多維制造提供新的思路。”謝濤認(rèn)為，盡管這一的技術(shù)存在廣泛應(yīng)用前景，當(dāng)前仍然需要多學(xué)科的科學(xué)家進(jìn)行共同研究，推進(jìn)這一技術(shù)從實驗室走向現(xiàn)實：“很期待研究光學(xué)、計算機科學(xué)和力學(xué)的科學(xué)家的加入。”
論文的第一作者，博士生黃麗媚向記者“拆解”了整個“魔術(shù)”制造的關(guān)鍵步驟。第一步是制作“底片”。底片是厚度約為0.5毫米的液體薄膜。這類液體會在光的照射下固化，被稱為光固化樹脂。第二步是曝光——利用投影儀畫“圖紙”。第三步是立體顯影。見證奇跡的時刻就在這一步發(fā)生。“底片”投入水中之后，由于每個像素點的吸水程度不一樣，會產(chǎn)生有趣的、符合事先設(shè)計的形變。就像水中“長”出了一座悉尼歌劇院，或是水中“開”出了一朵花。
“利用相同的原理，我們也可以使塑料片在融化的蠟中顯影，就可以做出一朵立體的蠟質(zhì)花，”謝濤說，通過打印液體的選擇，可以在三維物件中很方便的引入多個其他維度，即隨時間變形的性能，例如形狀記憶效應(yīng)等，因此將該項技術(shù)稱為快速多維制造。該項技術(shù)在諸多領(lǐng)域均有應(yīng)用前景，例如在工業(yè)應(yīng)用中廣泛采用的失蠟鑄造法（首飾制造等），通過這項新的技術(shù)可以大大提高設(shè)計和生產(chǎn)效率。
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