盡管如今關(guān)于3D打印材料的研發(fā)正在突飛猛進(jìn)，但是正中間最前沿、最讓人興奮的進(jìn)展則來(lái)自一種可以自組裝的材料：3D打印的紡織品、木材或甚至碳纖維能夠在熱、或者其它環(huán)境刺激條件下主動(dòng)轉(zhuǎn)化成預(yù)定的形狀或者結(jié)構(gòu)——有人也將其稱(chēng)為“4D打印”。這種可編程自組裝的3D打印對(duì)象在未來(lái)的施工、產(chǎn)品制造、航運(yùn)和用戶(hù)交互方面擁有非常廣闊的潛在應(yīng)用。

而現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院（MIT）自組裝實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們正在努力實(shí)現(xiàn)其中的一小部分——3D打印可自組裝的鞋子。確切地說(shuō)，他們正在進(jìn)行的這個(gè)Minimal Shoe項(xiàng)目主要目的是開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠根據(jù)用戶(hù)腳的形狀和大小自動(dòng)精確變形的鞋子。夠科幻吧？

那么，他們是怎么做到的呢？首先科學(xué)家們需要使用3D打印技術(shù)打造出一種“主動(dòng)式”的紡織材料，它是用某種塑料材料根據(jù)不同的厚度和經(jīng)過(guò)編程的圖案打印出來(lái)的一種被延展了的紡織材料。當(dāng)這種紡織材料從被延展的狀態(tài)解放時(shí)，它會(huì)“跳起來(lái)”，或者重新配置自身，變成預(yù)先經(jīng)過(guò)編程設(shè)定的形狀。對(duì)于這個(gè)Minimal Shoe項(xiàng)目而言，它會(huì)收縮，并且變成您的腳的形狀。而通常來(lái)說(shuō)，將織物拉伸成為剛性的結(jié)構(gòu)框架需要復(fù)雜的成型和機(jī)械方法，但是3D打印技術(shù)降低了成形過(guò)程的復(fù)雜性。而且，不像其他的可穿戴式技術(shù)，自組裝紡織物與復(fù)雜而綜合的機(jī)器人是兩種概念。前者主要是針對(duì)周?chē)沫h(huán)境做出整體性的反應(yīng)。

活動(dòng)鞋鞋面折疊

活動(dòng)鞋鞋面切割

 “Minimal Shoe是一種主動(dòng)性的紡織物和它目前還處于研究進(jìn)展當(dāng)中。”Guveran說(shuō)：“我們可以讓它收縮鞋子的尺碼，而且就沿著您的腳周?chē)M(jìn)行收縮。”這種材料是半透明的，重量很輕，具有極高的可塑性，給鞋子帶來(lái)一種來(lái)自太空時(shí)代的、猶如空氣般輕盈的美感。

這雙鞋子對(duì)于3D打印技術(shù)的使用也很有意思，因?yàn)橐话阋?/span>3D打印整只鞋子的話(huà)是非常耗時(shí)而復(fù)雜的。而在這個(gè)項(xiàng)目里科學(xué)家們將需要3D打印的部分縮減至最小，只保留與鞋子主動(dòng)變形有關(guān)的部分。這種混合制造技術(shù)將3D打印材料與更為傳統(tǒng)的鞋類(lèi)材料，如皮革、橡膠、等結(jié)合起來(lái)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更多的定制化和更快的成型。

此外，研究人員還提供了制造Minimal Shoe的兩種可能的方式。一種雄心勃勃的版本是將整只鞋——包括鞋面和鞋底——都3D打印出來(lái)。但是該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Skylar Tibbets稱(chēng)更為現(xiàn)實(shí)的版本是只打印鞋面的部分，然后再將其連接到傳統(tǒng)材料上。“我們已經(jīng)擁有了可以自動(dòng)變形的主動(dòng)性紡織品，但是為了使其更加高效，以這種方式（指只3D打印鞋面）制造可能更為可行，因?yàn)樗梢砸宰钌俚臅r(shí)間和材料實(shí)現(xiàn)高度主動(dòng)的對(duì)象。”另外一位研究人員Christophe Guberan說(shuō)。

Tibbets補(bǔ)充說(shuō)，他們的研究目的的很大一部分是為了推動(dòng)主動(dòng)性紡織品的應(yīng)用極限，以及為它打開(kāi)更多的可能性。“因此，我們并不需要把這個(gè)世界看成僅由靜態(tài)的、死寂的、冰冷的材料組成的。它們也可能是高度活躍的，當(dāng)然這并不意味著它們會(huì)更貴。”

盡管這個(gè)Minimal Shoe目前仍然是一個(gè)正在進(jìn)行中的研究項(xiàng)目，研究團(tuán)隊(duì)還正在為它尋找各種可能的用途。但是一家匿名的運(yùn)動(dòng)用品公司已經(jīng)對(duì)此表示了興趣。