Touch-n-Curl：通过 3D 打印扁平拉链组件设计和构建骨骼形态

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在数字制造领域，骨骼结构为艺术装置、快速制造和大规模建设提供了轻量且经济的解决方案。然而，现有的骨骼结构 3D 打印方法通常需要支撑结构，导致打印时间过长和材料消耗过多。本文提出了 Touch-n-Curl，一个用于快速原型制作 3D 骨骼曲结构的设计和构建系统，涵盖从毫米到米的尺度，该系统使用传统 3D 打印机打印具有互锁机制的 2D 拉链组件来实现。这一设计过程得益于一种计算方法，该方法将 3D 模型展开为 2D 分支组件，同时最小化分支交叉，使制造过程既高效又稳健。我们开发了一个参数化设计工具来支持这种逆向设计工作流，可即时生成 2D 拉链并提供 3D 骨骼组件的预览。为确保用户能有效使用该系统，我们实现了诸如边缘分离和树形修正等方法，以适应各种复杂度的闭合网格导入以及开放树结构（通过曲率和扭转衡量）。我们对这一整合且可访问的工作流的结果在制造速度、机械强度和形状匹配精度方面进行了评估，并通过一系列演示展示了其多功能性。