迪斯尼推出多款有種彈性的3D打印動畫玩具
目前，在世界上只有少數幾家公司是不需要介紹而人人皆知的，迪斯尼就是其中之一。但是您知道嗎，迪士尼除了電影、玩具和游樂園之外，還有一個非常活躍的研究部門Disney Research ，專門從事各種能夠為整個迪斯尼帝國添磚加瓦的應用研究。他們也經常會在研究中使用到3D打印技術。比如兩個月前，Disney Research用3D打印開發出了走路很像動畫人物的機器人。如今，這個研究部門又搞出了一個很有趣的創新，這是一個使用單一材料3D打印的對象，但是它的不同部位彈性程度各不相同。比如他們用一種材料打印了一只兔子，這只兔子擁有柔軟的耳朵和結實的身子。
這個有趣的能力是由蘇黎世聯邦理工學院的計算機圖形學博士生Christian Schumacher開發的，他同時也在為Disney Research工作。據他在一份研究報告中說，這個概念脫胎于一個3D對象原有的屬性嵌入3D打印的復制品中的想法。
迪斯尼的研究人員發現，他們可以通過改變材料小尺度的結構來大幅度該片對象的彈性。他們開發了各種具有不同彈性屬性而且兼容的微結構，使設計人員能夠根據需要為對象的不同部分選擇彈性屬性。“在我們的日常生活中，有許多功能對象是由有彈性的、可變形的材料制成的。這些材料的特性通常與其功能密不可分。不幸的是，彈性屬性在幾何形狀上很不容易控制，因為3D打印技術通常只能使用單一的材料，或者非常小的一組材料，這就難以支持所需的彈性變形行為。”他寫道。
不過研究人員認為，雖然3D打印受到材料方面的限制，但是也有方法可以繞開這個限制。“3D打印能夠輕松創建復雜的高精度3D結構，從而可以創建出具有特殊性能的超材料。”他們寫道。這些超材料本質上是由尺寸很小的結構組成的，但是它們的主要屬性并非來自組成材料，而是來自其中的微小結構的形狀和相互作用。 概括地說，這些材料的微結構可以經過特定的布置，以確保一個3D打印對象的一部分比另一部分更具彈性或者更耐久。
為了做到這一點，他們采取了一種基于數據的解決方法，他們開發出了一種算法，該算法考慮到了這些微型結構的所有基本彈性。“我們希望這些結構能夠在一個理想的、足夠大的連續區域實現可能的彈性行為。為了實現這一目標，我們使用了一種優化的方法來選取能夠展示出一系列所需行為的結構。”迪斯尼研究團隊說。“我們會使用一種已知的結構或者所希望的彈性指標來初始化這種優化方法，然后計算出一系列相似的結構，以涵蓋一個擁有可能彈性行為的子空間。我們會重復這個過程，每次會增加結構的一個結構系列，以增加材料所能覆蓋的彈性行為的空間。這顯然是一個非常復雜的方法，研究人員在論文中對此進行了詳細介紹。
這個技術為很多可能性打開了大門，因為彈性行為可以通過各種顯著不同的結構被再現。“在3D條件下，我們在兩個模型（13厘米高的兔子和15厘米高的泰迪熊）這些模型是通過一個交互的材料設計工具創建的。這些模型被分為一個個8毫米邊長的小格子。這些超材料空間就被安置在這些小格子里，每個格子包含了21個類似的微結構。”研究人員稱。這兩種模型具有不同程度的彈性。
研究人員也制作出了第三個模型（32厘米高的犰狳），該模型的不同部位彈性是不一樣的。“我們調整了參數分布，使得犰狳的腹部和關節是軟的，而模型的其它部分是硬的。這些格子的結構和鋪設是都是經過我們的算法計算的。”迪斯尼團隊說。這個犰狳可以活動，即使其用的基本材料是硬的。同時研究人員發現，這些模型最好使用SLS 3D打印機打印，也就是說，由于FDM 3D打印技術需要支撐結構，對模型的功能會有所限制。
盡管如此，這個有趣的創新是絕對能夠大大擴展3D打印材料應用范圍。不過這種方法最明顯的缺點是，它依賴于大量的數據與計算功能的支持。幸運的是，迪斯尼團隊已經準備采取某種方式公開發布這些結構的數據庫，同時對于這個有趣創新的跟進研究也在進行中。
(責任編輯：admin)
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