全球闻名的迪士尼The Walt Disney Company，除了大家熟知的娱乐节目制作、主题公园、玩具、图书等，它还有一个专门搞新兴应用的研究机构Disney Research，在他们的研究中经常用到3D打印技术，最近这个研究部门有一个非常有意思的发现，就是应用3D打印技术改变材料的结构，使得同一种材料打印出来的不同部位弹性不相同，比方说他们打印出了一只玩具兔，耳朵和身子都是使用同一种材料，但是耳朵是柔软的，身体却是硬的。
这个有趣的研究是苏黎世联邦理工学院的计算机图形学博士生Christian Schumacher开发的，他同时也在为Disney Research工作。他发现，可以改变材料的小局部结构来大幅度地改变这个部位的弹性，于是他们开发了各种具有不同弹性微结构，这样设计人员就可以能够根据需要来使用它们。
在日常生活中，有许多东西是由有弹性的或者是可变形的材料制成的，二者居其一，有弹性的东西通常很难改变几何形状，3D打印技术只能打印单一的材料，这样使用3D打印就很难制造出既有弹性又能变形的东西”
不过，虽然3D打印受到材料方面的限制，研究人员还是绕过了这个限制。3D打印能够很轻易地制造出复杂高精度3D结构，研究员用它制造出了一种具有特殊性能的超材料。这些超材料本质上是由尺寸非常小的结构组成的，这些微小结构的形状和相互之间的作用决定了这些超材料的属性。 简单说，这些材料的微结构可以经过特定的布置，使得各个部位的弹性不一样。
为了达到这个目的，研究人员开发出了一种特殊的算法来计算这些微结构的弹性属性，然后进行选取分布。迪斯尼研究团队说。“我们会使用一种已知的结构或者所希望的弹性指标来初始化这种方法，然后计算出一系列相似的结构，以涵盖一个拥有可能弹性行为的子空间。然后重复这个过程，每次会增加结构的一个结构系列，增加材料所能覆盖的弹性行为的空间”。这显然是一个非常复杂的方法。这个技术为很多可能性打开了大门，因为我们可以用不同的结构实现不同的弹性。
研究人员们用一个交互的材料设计工具创建了两个模型（13厘米高的兔子和15厘米高的泰迪熊）。这些模型被拆分为一个个8毫米边长的小格子。这些超材料就被安置在这些小格子里，每个格子包含了21个类似的微结构，这两种模型具有不同程度的弹性。研究人员还制作出了第三个模型（32厘米高的犰狳），它不同部位弹性是不一样的。“我们调整了参数分布，犰狳的腹部和关节是软的，而其它部分是硬的。这些格子的结构和铺设是都是经过我们的算法计算的。”迪斯尼团队说。研究人员表示，这些模型最好使用SLS 3D打印机打印，因为FDM 3D打印技术需要支撑结构，会影响到模型的功能。
尽管如此，这个有趣的创新是绝对能够大大扩展3D打印材料应用范围。不过这种方法最明显的缺点是，它依赖于大量的数据与计算功能的支持。不过，迪斯尼团队已经准备公开发布这些结构的数据库，同时会对这个有趣创新进行跟进研究。
本文来源：3D族3dzu·net。感谢作者的精彩分享！
原标题：迪士尼3D打印新方法可随意改变材料弹性
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