MIT成功研发可变形的智能化3D打印鞋子

虽说现如今和 3D 打印材料有关的研发过程可谓是突飞猛进，但处于正中间最前沿以及最让人兴奋的进展则是来自一种可以实现自组装的材料： 3D 打印的木材、碳纤维甚至纺织品，可以在其他环境刺激的条件下主动转化为事先预定的形状或是结构——也有人将它称作“ 4D 打印”。这款可编程自行组装的3D打印对象是能在未来的用户交互、产品制造、航运和施工方面拥有广阔的潜在应用领域。

而现在，麻省理工学院 （MIT） 自组装实验室的科学家们正在努力实现其中的一小部分——3D打印可自组装的鞋子。确切地说，他们正在进行的这个 Minimal Shoe 项目主要目的是开发一个能够根据用户脚的形状和大小自动精确变形的鞋子。够科幻吧？

那么，他们是怎么做到的呢？首先科学家们需要使用 3D 打印技术打造出一种“主动式”的纺织材料，它是用某种塑料材料根据不同的厚度和经过编程的图案打印出来的一种被延展了的纺织材料。当这种纺织材料从被延展的状态解放时，它会“跳起来”，或者重新配置自身，变成预先经过编程设定的形状。对于这个 Minimal Shoe 项目而言，它会收缩，并且变成您的脚的形状。而通常来说，将织物拉伸成为刚性的结构框架需要复杂的成型和机械方法，但是 3D 打印技术降低了成形过程的复杂性。而且，不像其他的可穿戴式技术，自组装纺织物与复杂而综合的机器人是两种概念。前者主要是针对周围的环境做出整体性的反应。

“ Minimal Shoe 是一种主动性的纺织物和它目前还处于研究进展当中。” Guveran说：“我们可以让它收缩鞋子的尺码，而且就沿着您的脚周围进行收缩。”这种材料是半透明的，重量很轻，具有极高的可塑性，给鞋子带来一种来自太空时代的、犹如空气般轻盈的美感。

这双鞋子对于 3D 打印技术的使用也很有意思，因为一般要 3D 打印整只鞋子的话是非常耗时而复杂的。而在这个项目里科学家们将需要 3D 打印的部分缩减至最小，只保留与鞋子主动变形有关的部分。这种混合制造技术将 3D 打印材料与更为传统的鞋类材料，如皮革、橡胶、等结合起来，从而能够实现更多的定制化和更快的成型。

此外，研究人员还提供了制造 Minimal Shoe 的两种可能的方式。一种雄心勃勃的版本是将整只鞋——包括鞋面和鞋底——都 3D 打印出来。但是该项目的负责人 Skylar Tibbets 称更为现实的版本是只打印鞋面的部分，然后再将其连接到传统材料上。“我们已经拥有了可以自动变形的主动性纺织品，但是为了使其更加高效，以这种方式（指只 3D 打印鞋面）制造可能更为可行，因为它可以以最少的时间和材料实现高度主动的对象。”另外一位研究人员 Christophe Guberan 说。

Tibbets 补充说，他们的研究目的的很大一部分是为了推动主动性纺织品的应用极限，以及为它打开更多的可能性。“因此，我们并不需要把这个世界看成仅由静态的、死寂的、冰冷的材料组成的。它们也可能是高度活跃的，当然这并不意味着它们会更贵。”