今年8月份，麻省理工學(xué)院（MIT）媒體實(shí)驗(yàn)室的Mediated Matter項(xiàng)目成功地開(kāi)發(fā)出了具有相當(dāng)精度的玻璃3D打印機(jī)。近日，Mediated Matter與該校玻璃實(shí)驗(yàn)室以及著名數(shù)學(xué)家Pierre-Thomas Brun博士共同合作，針對(duì)這一玻璃3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)出了一種基于數(shù)學(xué)計(jì)算的“熔態(tài)玻璃縫紉機(jī)（molten glass sewing machine）”應(yīng)用。

據(jù)了解，在“熔態(tài)玻璃縫紉機(jī)”應(yīng)用中，其獨(dú)特的3D打印機(jī)噴嘴將搖擺著在一定的高度水平上連續(xù)擠出熔融玻璃，從一邊到另一邊，從而形成波浪和環(huán)狀，這一過(guò)程可以通過(guò)調(diào)節(jié)噴嘴的速度精確控制。因此，該應(yīng)用可以使得Mediated Matter項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的玻璃3D打印機(jī)創(chuàng)建出復(fù)雜的3D打印玻璃器皿。

 “通常在3D打印時(shí)，常規(guī)的方法是噴嘴往往非常接近要打印的對(duì)象。”Brun博士解釋說(shuō)。“但是他們的3D打印機(jī)噴嘴則離得比較遠(yuǎn)。在這種情況下，你也可以不用讓熔融的材料垂直落下并且直線移動(dòng)，相反可以創(chuàng)造一種線圈似的圖案結(jié)構(gòu)，就像把蜂蜜擠在吐司上。”

這些圖案就是Brun要研究的主題，也是兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室為什么邀請(qǐng)他加入的原因。這位數(shù)學(xué)家很快就在其中起到了關(guān)鍵作用。

“我提出了一個(gè)簡(jiǎn)化模型來(lái)解釋這些對(duì)象的動(dòng)態(tài)行為。”他說(shuō)。“這樣我就有了一個(gè)辦法來(lái)合理化他們觀察到的模式。然后我們開(kāi)始共同工作，以創(chuàng)建出用這些模式作為基本構(gòu)建單元的結(jié)構(gòu)。”

通過(guò)合理化這些模式，Brun博士能夠把一個(gè)可能的缺陷變成在構(gòu)建3D對(duì)象中可以精確操縱的變量。“這些線圈可能看上去很復(fù)雜，但你可以用非常簡(jiǎn)單的方法來(lái)合理化他們。”Brun博士解釋說(shuō)：“要做到這個(gè)你只需要一個(gè)數(shù)字——玻璃落到表面的速度有多快？”

如果熔化的玻璃下落速度比噴嘴前進(jìn)的速度慢，那么噴嘴擠出的線將成波浪狀，而不是一條直線，如果噴嘴速度進(jìn)一步降低，小的交替圓圈將出現(xiàn)在軌跡中，如果其前進(jìn)的速度進(jìn)一步降低，這些小圓圈將變成更大的線圈。

Brun博士和他的同時(shí)將3D打印機(jī)比作一臺(tái)縫紉機(jī)，因?yàn)檫@兩種非常不同的技術(shù)產(chǎn)生的是類似的線條圖案。“它在做的是一臺(tái)縫紉機(jī)做的事情。”Brun博士觀察說(shuō)：“你從一根線開(kāi)始，然后形成一個(gè)彼此拼接的圖案——只不過(guò)這次它們換成了玻璃。”

研究人員們稱，這個(gè)有趣的技術(shù)也可以用于雕刻或者其他3D打印項(xiàng)目