Onderzoekers aan de Carnegie Mellon University hebben een manier bedacht om platte plastic items te printen met een standaard 3D-printer. De items vormen zich vervolgens tot 3D-objecten na verhitting alsof het zelf-vormende origami is. Dergelijke systemen zouden interessant kunnen zijn voor het produceren van producten die anders lastig te vervoeren zijn, zoals meubels.
Op dit moment hebben de onderzoekers van het Human-Computer Interaction Institute nog niet het formaat van meubels bereikt, maar slechts kleine producten, zoals voorstellingen van een roos, bootje of konijntje.
Een van de redenen waarom het systeem interessant kan zijn, is omdat het goedkoper is om iets plat te printen dan in een massieve vorm, wat handig is voor het maken van prototypes die geen gewicht hoeven dragen of alleen een structuur hoeven weergeven. Als de techniek zich verder ontwikkelt, moet het ook mogelijk worden om structuren zo te printen dat ze, na verwarmen met een verfafbrander, voldoende sterk zijn om te functioneren als meubels of mogelijk zelfs tijdelijke huisvesting onder invloed van de zon.
Om de vormen te printen, gebruikten de onderzoekers een goedkope printer waarmee zogenaamde fused deposition modeling uitgevoerd kan worden, ofwel FDM. Bij FDM wordt het materiaal laag na laag aan elkaar gesmolten met behulp van een spuitmond. Door de manier van printen, ontstaat van nature spanning in het materiaal. Die spanning verdwijnt bij het afkoelen, maar kan resulteren in gebogen uiteinden en hobbelige oppervlakken, ook wel ‘warpage’ in jargon.
Het is juist die warpage die de onderzoekers hebben benut om de zelf-vouwende objecten te maken. Door tijdens het printen de snelheid van het printen te variëren, kan het materiaal zo neergelegd worden dat verschillende interne structuren ontstaan. Door het geheel te combineren met rubberachtige materialen, kan een 2D-vorm zo geprint worden dat die later bij opwarmen door het rubber in een speciale vorm getrokken wordt.
Om de vormen te kunnen printen, kon geen gebruik worden gemaakt van de standaard opensourcesoftware van de printer, maar moest het team eigen code schrijven omdat er snelheidswisselingen en speciale patronen geprint moesten kunnen worden.
De software is gebaseerd op een nieuwe kromme-theorie die de bewegingen van bepaalde gebieden van het geprinte oppervlak kan berekenen. De theorie kan elke willekeurige vorm in een 3D-mesh vatten zodat het plastic zich later tot een 3D-object kan omvormen.
De onderzoekers hebben grote plannen met het achterliggende algoritme, maar voor het zover is, zullen we niet veel verder komen dan leuke kleine dingetjes.
