Thermorph: 实现自我折叠材料和界面的4D打印普及化

我们开发了一种新颖的方法来打印复杂的自折叠几何形状。我们证明了使用桌面熔融沉积建模（FDM）3D打印机、现成的打印线材和设计编辑器，我们可以打印出平坦的热塑性复合材料，并触发它们自折叠成具有任意弯曲角度的3D形状。这种称为Thermorph的技术适合于原型设计空心和可折叠的3D形状，而不会失去关键特征。我们描述了一种新的曲面折叠折纸设计算法，将给定的任意3D模型编译成FDM打印机的G-代码2D展开模型。为了展示Thermorph平台，我们设计并打印了复杂的自折叠几何形状（多达70个面），包括15个自曲几何原语和4个自曲应用，如椅子、简化的斯坦福兔子和花朵。与标准3D打印相比，我们的方法为所有选定的形状节省了60% - 87%的打印时间。