隨著尤其是工業(yè)級3D打印機(jī)的質(zhì)量呈現(xiàn)跨越式發(fā)展，專業(yè)的設(shè)計師越來越熱衷于3D打印更加復(fù)雜和逼真的形狀。但是新問題出現(xiàn)了，這一次他們受到的限制并非來自3D打印機(jī)，而是應(yīng)用軟件。幸運(yùn)的是，近日，麻省理工學(xué)院的一群研究人員拿出了一項(xiàng)解決方案。他們剛剛在一篇論文中介紹了一個名叫Cilllia的設(shè)計工具，該平臺可以生成細(xì)如毛發(fā)的3D打印形狀。

MIT的研究人員Jifei Ou、Chin-Yi Cheng,、Liang Zhou、Gershon Dublon和Hiroshi Ishii在一篇題為《在表面3D打印微柱結(jié)構(gòu)的方法（Method of 3D Printing Micro-pillar Structures on Surfaces）》的論文中介紹了這個有趣的工具。正如他們在論文中說明的那樣，Cilllia的主要目的是解決當(dāng)3D打印動物與人的毛發(fā)結(jié)構(gòu)時，CAD軟件受到的限制問題。“這主要是由于擁有精細(xì)表面紋理的CAD模型缺乏有效數(shù)字化表示。在計算機(jī)圖形學(xué)中，表示表面紋理的標(biāo)準(zhǔn)方法是通過在CAD模型上放樣位圖來創(chuàng)建一種光學(xué)錯覺，它實(shí)際上并不是3D結(jié)構(gòu)。”他們解釋說。

因此，這樣的模型在打印時效果也不會理想。當(dāng)然您也可以在設(shè)計軟件中分別設(shè)計數(shù)以千計的毛發(fā)，但是這種做法光想想都會讓人瘋掉。而這正是Cilllia的用武之地。“它允許用戶設(shè)計和制造尺寸小于100微米的頭發(fā)幾何形狀。我們創(chuàng)建了一個軟件工具，可以快速定義一根頭發(fā)的角度、厚度、密度和高度。”他們寫道。

更重要的是，他們通過歐特克的Ember DLP 3D打印機(jī)證明了其實(shí)際上的可行性。您可以從本文的圖片中看到Ember 3D打印機(jī)用光固化樹脂打印出來的樣品，其精度設(shè)置為X/Y/Z軸都是25微米。

那么Cilllia是如何工作的呢？研究人員解釋說，它是一種自下向上3D打印方法，可以無需任何自定義工作逐層生成毛發(fā)結(jié)構(gòu)的3D打印層。“與其它表面紋理，比如皺紋，相比，對毛發(fā)進(jìn)行數(shù)學(xué)概括還是比較簡單的。它通常是一種高寬比的椎體，與表面垂直或有一定傾斜度。不過其高度、厚度和輪廓各有不同。據(jù)我們所知，這種椎體的直徑從底部到頂部不斷變細(xì)。這種方法可以讓我們控制毛發(fā)的打印。”他們寫道。

更重要的是，他們已經(jīng)用這個工具測試過一系列毛發(fā)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用類型，比如像動物或者花的模型的曲面上，甚至在刷子上按照指定的紋理打印。他們甚至可以3D打印非常濃密的毛發(fā)，稍加摩擦就可以緊緊粘在一起。所有這些毛發(fā)都可以在50微米的精度上制造出來，用戶只需定義其厚度、密度和高度即可。