MIT科學家用數學方法構建復雜3D打印玻璃結構

【中玻網】今年8月份，麻省理工學院（MIT）媒體實驗室的Mediated Matter項目成功地開發出了具有相當精度的玻璃3D打印機。近日，Mediated Matter與該校玻璃實驗室以及有名數學家Pierre-ThomasBrun博士共同合作，針對這一玻璃3D打印機開發出了一種基于數學計算的“熔態玻璃縫紉機（molten glass sewing machine）”應用。
　　
　　    　　
　　據了解，在“熔態玻璃縫紉機”應用中，其獨特的3D打印機噴嘴將搖擺著在一定的高度水平上連續擠出熔融玻璃，從一邊到另一邊，從而形成波浪和環狀，這一過程可以通過調節噴嘴的速度準確控制。因此，該應用可以使得Mediated Matter項目開發的玻璃3D打印機創建出復雜的3D打印玻璃器皿。
　　　　
　　“通常在3D打印時，常規的方法是噴嘴往往非常接近要打印的對象。”Brun博士解釋說。“但是他們的3D打印機噴嘴則離得比較遠。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，相反可以創造一種線圈似的圖案結構，就像把蜂蜜擠在吐司上。”
　　
　　這些圖案就是Brun要研究的主題，也是兩個實驗室為什么邀請他加入的原因。這位數學家很快就在其中起到了關鍵作用。
　　
　　“我提出了一個簡化模型來解釋這些對象的動態行為。”他說。“這樣我就有了一個辦法來合理化他們觀察到的模式。然后我們開始共同工作，以創建出用這些模式作為基本構建單元的結構。”
　　
　　通過合理化這些模式，Brun博士能夠把一個可能的缺點變成在構建3D對象中可以準確操縱的變量。“這些線圈可能看上去很復雜，但你可以用非常簡單的方法來合理化他們。”Brun博士解釋說：“要做到這個你只需要一個數字——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，如果噴嘴速度進一步降低，小的交替圓圈將出現在軌跡中，如果其前進的速度進一步降低，這些小圓圈將變成更大的線圈。
　　
　　Brun博士和他的同時將3D打印機比作一臺縫紉機，因為這兩種非常不同的技術產生的是類似的線條圖案。“它在做的是一臺縫紉機做的事情。”Brun博士觀察說：“你從一根線開始，然后形成一個彼此拼接的圖案——只不過這次它們換成了玻璃。”
　　
　　研究人員們稱，這個有趣的技術也可以用于雕刻或者其他3D打印項目。