麻省理工研究人員通過3D打印設(shè)計出基于視角變化的三維結(jié)構(gòu)

導讀：麻省理工學院(MIT) 的研究人員開發(fā)了一種 3D 打印物體的新方法,，該方法可以根據(jù)觀察的角度改變其外觀,。

該方法為具有變形圖像的“可編程對象”鋪平了道路,，此前這種視覺特征在很大程度上僅限于平面 2D 表面,。該團隊認為,，他們的工作可以徹底改變?nèi)藗冊O(shè)計產(chǎn)品外觀的方式,，借助該方法 3D 打印對象可能包含數(shù)百種不同的顏色和圖案,，具體取決于人們觀察的方向。

“我們的工作開啟了物理對象可以是什么的想法,，”麻省理工學院研究生,、該論文的共同第一作者朱云一說�,！斑@是制作動態(tài)物體的更大愿景的一部分,，這些物體可以改變它們的外觀、顏色圖案和形狀,。我們解決外觀問題,，這是可重編程對象概念的一個維度�,！�

△具有五種不同顏色組合的 3D 打印 AirPod 外殼,。照片來自麻省理工學院。

那么它是怎樣工作的,？這個想法的新穎之處在于它使用了 3D 打印的雙凸透鏡,，這是一種微小的透鏡，可以放大它們放置在上面的材料的顏色,。根據(jù)觀察的角度,，柱狀透鏡可以衍射并投射它們所覆蓋的圖像或圖案的不同區(qū)域。麻省理工學院的團隊設(shè)法在設(shè)計小單元的表面上安裝了六個這樣的鏡片,。通過 3D 打印鏡片（以及鏡片下方的彎曲,、圖案化表面），可以創(chuàng)建一個完整的 3D 透鏡顯示器,，該顯示器共同顯示根據(jù)視點而變化的圖像,。

據(jù)朱說，該項目最大的挑戰(zhàn)是微調(diào)印刷鏡片的尺寸,。較小的鏡頭提供更好的分辨率,，但也往往有更多的缺陷，導致圖像質(zhì)量下降,。該團隊最終確定了 3mm 的鏡頭直徑,。

△一個帶有 3D 打印表面的壺鈴，告訴用戶如何正確握住它,。圖片來自麻省理工學院

為了補充 3D 打印技術(shù),，麻省理工學院的研究人員還開發(fā)了一款免費的編輯軟件，允許用戶設(shè)計和構(gòu)建自己的透鏡對象。要使用該工具,，用戶只需上傳 3D 模型和對象表面所需的圖案或圖像,。然后，軟件會自動計算將達到預期結(jié)果的鏡片位置和圖案,。零件,、圖像和鏡頭都可以一次完成 3D 打印。

為了演示透鏡 3D 打印方法,，該團隊已經(jīng)打印了許多原型,。這包括一個向用戶展示他們是否正確握住它的運動壺鈴、一個根據(jù)視角顯示“Good Day”或“Good Night”的床頭燈罩,、一個閃爍的 AirPod 外殼和一個顯示專門給佩戴者的友好信息,。

多年來，麻省理工學院非凡的頭腦一直是多項 3D 打印創(chuàng)新的源泉,。就在本月,，該大學的研究人員開發(fā)了一種使用 3D 打印技術(shù)將信息隱形嵌入物理對象的新方法。這個概念被命名為“InfraredTags”,，它是關(guān)于在 3D 打印部件的內(nèi)部嵌入紅外可讀條形碼和二維碼,。這些標簽僅對專用紅外傳感器可見，設(shè)計為肉眼不可見,。

麻省理工學院的研究人員還開發(fā)了一種可以感知用戶交互的 3D 打印對象方法,。新穎之處在于這些物體是由單塊材料（或更準確地說是超材料）3D打印的，電極傳感器集成到材料結(jié)構(gòu)本身中,。因此,，印刷結(jié)構(gòu)能夠檢測各種狀態(tài)變化,，包括施加的力和旋轉(zhuǎn),。