盡管如今關于3D打印材料的研發(fā)正在突飛猛進，但是正中間最前沿、最讓人興奮的進展則來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)境刺激條件下主動轉化成預定的形狀或者結構——有人也將其稱為“4D打印”。這種可編程自組裝的3D打印對象在未來的施工、產(chǎn)品制造、航運和用戶交互方面擁有非常廣闊的潛在應用。

而現(xiàn)在，麻省理工學院（MIT）自組裝實驗室的科學家們正在努力實現(xiàn)其中的一小部分——3D打印可自組裝的鞋子。確切地說，他們正在進行的這個Minimal Shoe項目主要目的是開發(fā)一個能夠根據(jù)用戶腳的形狀和大小自動精確變形的鞋子。夠科幻吧？

那么，他們是怎么做到的呢？首先科學家們需要使用3D打印技術打造出一種“主動式”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)過編程的圖案打印出來的一種被延展了的紡織材料。當這種紡織材料從被延展的狀態(tài)解放時，它會“跳起來”，或者重新配置自身，變成預先經(jīng)過編程設定的形狀。對于這個Minimal Shoe項目而言，它會收縮，并且變成您的腳的形狀。而通常來說，將織物拉伸成為剛性的結構框架需要復雜的成型和機械方法，但是3D打印技術降低了成形過程的復雜性。而且，不像其他的可穿戴式技術，自組裝紡織物與復雜而綜合的機器人是兩種概念。前者主要是針對周圍的環(huán)境做出整體性的反應。

活動鞋鞋面折疊

活動鞋鞋面切割

 “Minimal Shoe是一種主動性的紡織物和它目前還處于研究進展當中。”Guveran說：“我們可以讓它收縮鞋子的尺碼，而且就沿著您的腳周圍進行收縮。”這種材料是半透明的，重量很輕，具有極高的可塑性，給鞋子帶來一種來自太空時代的、猶如空氣般輕盈的美感。

這雙鞋子對于3D打印技術的使用也很有意思，因為一般要3D打印整只鞋子的話是非常耗時而復雜的。而在這個項目里科學家們將需要3D打印的部分縮減至最小，只保留與鞋子主動變形有關的部分。這種混合制造技術將3D打印材料與更為傳統(tǒng)的鞋類材料，如皮革、橡膠、等結合起來，從而能夠實現(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。但是該項目的負責人Skylar Tibbets稱更為現(xiàn)實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)擁有了可以自動變形的主動性紡織品，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，因為它可以以最少的時間和材料實現(xiàn)高度主動的對象。”另外一位研究人員Christophe Guberan說。

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

盡管這個Minimal Shoe目前仍然是一個正在進行中的研究項目，研究團隊還正在為它尋找各種可能的用途。但是一家匿名的運動用品公司已經(jīng)對此表示了興趣。