导读
谢涛教授课题组发明的“快速多维”的制造方法：利用一张平面的塑料片，快速“凹”出复杂的立体造型。平面变立体，听起来很玄乎，但是科学家说，这类形变在生活中非常普遍，墙壁、地板受潮起泡就是一个典型的例子。“这一现象提示我们，或许我们在进行三维设计制造时，不需要通过复杂耗时的层层打印步骤，而去使用一种更为简洁、连续、高效的过程。”谢涛说，这一灵感的提示下，课题组进行了快速多维制造的探索，这一方法最显著的优势就是快。这种多维制造的新方法，有望在某些应用场景取代现有的3D打印技术。
3D打印被普遍认为能大大影响未来的工业制造，采用增材制造方法，即采用一层层叠加的方式来制作物品，相较于传统的减材制造，它在节省成本和个性化制造方面均显示出诸多优势。也正是这种增材制造的方式，给3D打印带来的一个悖论：如果想把物品制作得更精细，则需要每层厚度减小；如果想提高打印速度，则需要增加层厚；而这些势必都会影响产品的精度与质量。但目前广泛采用的3D打印技术无法回避的挑战在于逐层打印，限制了打印精度和速度。若生产同样精度的产品，3D打印同传统的大规模工业生产相比，没有成本上的优势，尤其是考虑到时间成本和规模成本之后。
“我们的方法避开了这一挑战，它的成型是连续的，快速的，可以为多维制造提供新的思路。”谢涛认为，尽管这一技术存在广泛应用前景，当前仍然需要多学科的科学家进行共同研究，推进这一技术从实验室走向现实，“很期待研究光学、计算机科学和力学的科学家的加入。”
论文的第一作者为博士生黄丽媚，她解释了快速多维制造方法的关键步骤。第一步是制作“底片”。底片是厚度约为0.5毫米的液体薄膜。这类液体会在光的照射下固化，被称为光固化树脂。第二步是曝光——利用投影仪画“图纸”。第三步是立体显影。见证奇迹的时刻就在这一步发生。“底片”投入水中之后，由于每个像素点的吸水程度不一样，会产生有趣的、符合事先设计的形变。就像水中“长”出了一座悉尼歌剧院，或是水中“开”出了一朵花。
上图中，博士生黄丽媚正在演示利用快速多维制造方法制作一朵立体蜡质花。实验中，把一层薄薄的液体，放置在投影仪下经受光照固化几秒钟后，就会变成一片塑料。再投进熔化的蜡里，几分钟之内，就能变成三维形状的玉兰花瓣。制作得到的玉兰花瓣可以用作首饰锻造工艺“失蜡法”中的内膜。利用快速多维方法极大地提高了蜡质内膜的制造效率，是这一新技术有望很快实现产业化的一大方向。
谢涛教授课题组介绍
课题组创建于2013年，重点从事多功能高分子的基础及应用研究。在此之前，课题组成员已在形状记忆高分子，仿生智能高分子材料，及智能水凝胶等方面形成鲜明的特色。在坚持原有特色的基础上，积极拓展更为广面的多功能高分子材料的科学研究，重点在于新机理，新性能，及新应用。在以全新性能为目标的材料设计上，尤其重视材料多尺度（分子级，纳米级，及微米级）的全方位的协同效应。在坚持科学研究的同时，致力于与企业的合作，以期在较短期内实现科学对能源，环境及健康等社会发展重大问题的积极贡献。
（来源：科学网，浙江新闻；编辑：研究生新媒中心沈佳阳）
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