卡内基梅隆大学的研究人员使用便宜的3D打印机生产扁平塑料物品，加热后将其折叠成预定形状，如玫瑰，船或甚至兔子。
人机交互研究所助理教授，变形物质实验室主任姚立宁表示，这些自折叠塑料物品代表了平板家具等产品的第一步，这些产品在热量的帮助下呈现最终形状枪。紧急避难所也可以平放运输，并在阳光的温暖下折叠成形。
与实心三维物体相比，自折叠材料的生产速度更快，成本更低，因此可以使用接近固体物体的结构替换非关键部件或生产原型。船体和其他玻璃纤维产品的模具可以使用这些材料廉价地生产。
姚明将于4月21日至26日在加拿大蒙特利尔举行的计算机系统中的人为因素会议上，展示她的团队对这种方法的研究，她称之为Thermorph 。
其他研究人员已经探索过自折叠材料，但通常使用外来材料或依赖于无法广泛使用的复杂加工技术。姚和她的研究团队通过使用最便宜的三维打印机 - 一台FDM打印机 - 以及利用翘曲这些打印机的常见问题，创造了自动折叠结构。
FDM打印机通过铺设熔化的热塑性塑料的连续长丝来工作。这些材料含有残余应力，随着材料冷却并减轻应力，热塑性塑料趋于收缩。这可能导致边缘和曲面翘曲。
“人们讨厌翘曲，”姚明说。“但我们已经把这种劣势转化为我们的优势。”
为了创造自折叠物体，她和她的团队通过改变热塑性材料沉积的速度以及通过将易于翘曲的材料与抵抗挛缩的橡胶状材料相结合来精确控制该过程。
物体从三维打印机中作为扁平的硬塑料出现。当塑料被放入水中足够热以使其变软和橡胶状 - 但不足以使其熔化时 - 触发折叠过程。
虽然他们使用带有标准硬件的3D 打印机，但研究人员用他们自己的代码替换了机器的开源软件，该代码自动计算实现特定折叠角度所需的打印速度和模式。
“该软件基于新的曲线折叠理论，表示弯曲区域的条带运动。基于该理论的软件可以在几秒钟内将任意三维网格形状编译成相关的热塑性片材，无需人为干预，”Byoungkwon An说。 ，HCII的研究机构。
“很难想象这是手动完成的，”姚明说。
虽然这些早期的例子都是桌面规模的，但是制作更大的自折叠物体似乎是可行的。
“我们相信一般的算法和现有的材料系统应该能够使我们最终制造出大而强大的自折叠物体，例如椅子，船只甚至卫星，”HCII研究实习生Jianzhe Gu说。