类似于薄纱的DefeXtiles可以3D打印 而无需自定义软件或硬件

有时，3D打印机会混乱。它们挤出的材料过多或过少，或在错误的位置沉积了材料。但是，如果此错误可以变成(流行的)功能怎么办?

引入DefeXtiles，这是一种类似于薄纱的纺织品，由MIT媒体实验室的研究生Jack Forman通过控制常见的3D打印缺陷(聚合物丝的挤出不足)而开发。

Forman使用了一种标准的廉价3D打印机来生产片材和复杂的3D几何形状，这些结构具有基于通过欠挤压而产生的“球形拉伸”图案的编织状结构。福尔曼(Forman)将这些柔软而薄薄的床单印刷到交互式灯罩，全尺寸裙摆，一卷足以在棒球钻石上伸展的织物以及复杂图案的花边等中。

Forman与石井浩史(Hiroshi Ishii)一起在有形媒体研究小组中工作，他于10月20日在计算机协会用户界面软件和技术研讨会上介绍并演示了DefeXtiles研究。Forman说，这种材料可能会立即对服装设计中的原型设计和定制有用，但未来的应用还可能包括具有可调机械性能的3D打印外科网片等。

福尔曼说：“总的来说，这项工作使我最兴奋的是，它对许多制造商的实用性。“与以前的工作不同，不需要自定义软件或硬件的事实-只需使用相对便宜的$ 250打印机，这是使用的最常见的打印机类型-确实使该技术可供数百万人使用。”

Ishii说：“我们认为，未来的材料将是动态的和可计算的。” “我们称其为“自由基原子”。DefeXtiles是Radical Atoms(自由基原子)的一个很好的例子，Radial Atoms是一个可编程的事物，它模仿了现有材料的特性，并且超越了我们。我们可以触摸，感觉，磨损和打印它们。”

图片来源：麻省理工学院

加入Forman和Ishii的是计算机科学和人工智能实验室以及电气工程和计算机科学系的研究生Mustafa Doga Dogan，以及MIT建筑系本科生研究人员Hamilton Forsythe。

织物长丝

在麻省理工学院位与原子中心主任尼尔·格申费尔德教授的带领下，媒体艺术和科学课程MAS.863 / 4.140 / 6.943(如何制作(几乎)任何东西)期间，Forman一直在进行3-D打印实验。Forman的实验是受到一个朋友在卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)本科期间的工作启发的，他使用挤压不足的细丝生产花瓶。他说：“我很生气，因为产生的缺陷是完美且周期性的，这让我很生气，”他说，“但是当我开始使用它，弯曲甚至拉伸它时，我就像'哇，等等，这是一种纺织品。它看起来像，感觉像，弯曲一样，而且印刷起来很快。”

“我带了一个小样本到课堂上进行展示和讲述，但并没有考虑太多，而格申费尔德教授看到了它，他对此感到很兴奋，”福曼补充说。

3-D打印机在挤出材料时，会在沉积的材料中产生周期性的缝隙。使用便宜的熔融沉积建模3D打印机，Forman开发了一种称为“球状拉伸”的欠挤出工艺，其中热塑性聚合物的球状体通过细线连接。该工艺生产出一种柔韧，有弹性的纺织品，具有类似机织织物的明显经纱和纬纱。福尔曼说，感觉就像是网眼平纹针织面料。

“不仅这些纺织品比其他方法更薄，更快地打印，而且所展示的表格的复杂性也得到了改善。通过这种方法，我们可以使用普通的3D打印机而不使用特殊的切片机软件来打印3D尺寸的外壳表格， ”福尔曼说。“这很令人兴奋，因为3-D打印织物有很多机会，但是要使其易于传播确实很困难，因为很多织物都使用昂贵的机器和专用于打印机的特殊软件或特殊命令。 ”

新的纺织品可以像熨烫补丁一样进行缝制，抽空和热粘合。Forman和他的同事已经使用许多常见的3D打印材料对纺织品进行了印刷，包括导电细丝，他们用来制造灯，可以通过触摸灯罩上的褶来点亮和调暗灯光。研究人员认为，其他基础材料或添加剂可以生产出具有磁性或光学特性的纺织品，或者通过使用藻类，咖啡渣或木材可生物降解的纺织品。

卡内基梅隆大学人机交互研究所教授斯科特·哈德森(Scott Hudson)表示，福曼的作品是对不断扩展的3D打印技术的非常有趣的补充。

哈德森说：“这项工作特别重要，因为它在与更常规技术相同的打印过程中起作用。” “这将使我们能够将定制的3D打印纺织品组件(可以是柔性和柔软的组件)与更常规的硬质零件集成到物体中。”

实验室@home

当MIT在大流行开始时关闭时，Forman正在准备提交ACM专题讨论会。他将自己的全套实验室搬到了纽约普莱西德湖附近父母小屋的地下室。

他解释说：“这不是很多大型设备，而是很多小工具，钳子，细丝。” “我不得不设置两台3-D打印机，一个焊台，一个背景幕-只是因为这项工作是如此多学科。”

在机舱里，“我能够磨练并专注于研究，而周围的世界却着火了，实际上这确实是一种很好的分散注意力的方式，”福曼说。“从事一个专注于技术的项目，然后看着窗外看到自然和树木，这也很有趣，两者之间的紧张关系令人鼓舞。”

他回忆说，这对他的父母来说也是一次经历，他看到了他“是我最集中，最专注，也是我最努力的一次。” “当我父亲下来吃早餐时，我会在早上5点上楼去吃点心。”

他说：“我的父母成为创造活动的一部分，在那里我会打印东西然后去，'看看这个'。” “我不知道我是否再有机会让我的父母如此紧密地联系我每天的工作。”

该项目最不寻常的方面之一就是所谓的材料。Forman和他的同事使用“准纺织品”一词，是因为DefeXtiles并不具有与普通纺织品相同的物理品质，例如在方向和柔软度上的偏差。福尔曼说，但是当一些怀疑论者感觉到这种物质时，他们已经转变了。

这段经历使他想起了勒内·马格利特(RenéMagritte)着名的画作《物体的诡异(这不是管道)》，其中的管道插图引发了关于表示是否可以完全涵盖物体所有含义的讨论。Forman解释说：“我对通过计算制造具有可控形式和机械性能的高保真度材料的数字位和材料经验之间的耦合感兴趣。”

他补充说：“这让我思考何时将事物的引用作为事物接受。” “这不是人们做出的决定，而是背后的推理使我感兴趣，并找到促使他们接受或拒绝它作为纺织材料的原因。”

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