折紙是日本引以為豪的傳統(tǒng)文化，在海外被叫作為 “Origami”。針對(duì)非常熟悉的人來講，折出最具表率性的 “千紙鶴” 不費(fèi)時(shí)間。然而，倘若要精確地折出一只兔子，則需要花費(fèi)約10小時(shí)。為了省時(shí)省力，東京大學(xué)等研發(fā)出的一種折紙板技術(shù)，只需將印有凸凹折疊圖案的薄板放入熱水，便能夠在幾秒至幾分鐘內(nèi)自動(dòng)形成最高達(dá)10萬個(gè)以上折痕和數(shù)萬個(gè)面的立體形狀。該技術(shù)有望廣泛應(yīng)用于服裝、醫(yī)療和航天工業(yè)等行業(yè)。

先確定想做的立體形狀而后制作折紙板，自動(dòng)折疊為目的立體結(jié)構(gòu)的過程（供圖：東京大學(xué)特任講師鳴海纮亦）

經(jīng)過 “自折疊” 折紙，處理3D打印機(jī)的課題

隨著3D打印機(jī)的發(fā)展，制造三維形狀變得越來越容易，但亦存在有些問題，比如，能夠打印的物體尺寸受限于打印機(jī)的尺寸、守護(hù)打印物體在完成之前不會(huì)因自重而損壞構(gòu)造的 “支撐材料” 在打印完成后將變成廢料，有多個(gè)打印物體時(shí)，會(huì)占用海量空間，并且難以儲(chǔ)存和運(yùn)輸。東京大學(xué)科研生院工學(xué)系科研科的特任講師鳴海纮亦（設(shè)計(jì)工程學(xué)）領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)思慮研發(fā)能夠像紙張同樣以二維方式儲(chǔ)存，并在必要時(shí)使材料變形，實(shí)現(xiàn)“自折疊”的折紙板，來處理這些課題。

鳴海特任講師等為加強(qiáng)將來的通用性，決定運(yùn)用工廠和工作室等運(yùn)用的市售uv打印機(jī)。這種打印機(jī)與家用噴墨打印機(jī)同樣，經(jīng)過噴射油墨繪制圖案，但其運(yùn)用的是能夠經(jīng)過紫外線照射干燥的油墨，因此呢比普通油墨干得更快，從而能夠在更短的時(shí)間內(nèi)制作出折紙板。

印刷材料采用容易入手的熱收縮片材（透明聚烯烴薄膜或聚酯布）。其原理為，在薄板上印上谷形和山形折疊圖案，加熱后薄板收縮并自動(dòng)完成折紙。

把用UV打印機(jī)打印的折紙板放入熱水終后自動(dòng)折疊（供圖：東京大學(xué)特任講師鳴海纮亦）

折紙中的凸凹折痕取決于將油墨涂在熱收縮片的正面還是背面。涂有油墨的部分可防止薄板收縮，從而向未涂油墨的方向折疊。在不改變墨層硬度的70～100度的加熱要求下，熱收縮片會(huì)收縮約5%，當(dāng)將其完全折疊180度時(shí)，會(huì)在折疊部分預(yù)留約1毫米的間隙。這里次科研中，涂了5層黑色油墨完成的折紙板，厚度約為3張紙厚（不足0.3毫米）。

折紙板的工作原理。首要，在熱縮片上涂上底漆，其功效就像膠水同樣，使油墨更易附著。這里基本上，涂上5層黑色油墨和守護(hù)表面的透明涂層（供圖：東京大學(xué)特任講師鳴海纮亦）

每邊3mm，分辨率為常規(guī)的1200倍

在過去的科研中，折紙結(jié)構(gòu)中可自動(dòng)折疊的折線和折面的最大數(shù)量約為 100 個(gè)。而此次研發(fā)的折紙板打印圖案將分辨率設(shè)為 600x600dpi（dpi指每英寸長度中的點(diǎn)數(shù)），使得每邊折線的細(xì)度達(dá)到3毫米。由此產(chǎn)生的分辨率比迄今為止的科研加強(qiáng)了1200倍，因此呢只需在上面倒上熱水，便可在幾秒到幾分鐘內(nèi)完成最多達(dá)10萬個(gè)以上的折痕和數(shù)萬個(gè)面的折紙。

能夠用細(xì)小折痕折疊出許多立體面的折紙板（上）和在邊長為20毫米至2毫米的分辨率下折疊的折紙板（供圖：東京大學(xué)特任講師鳴海纮亦）

經(jīng)過擴(kuò)展科研團(tuán)隊(duì)過去研發(fā)的折紙?jiān)O(shè)計(jì)軟件 Origamizer 和 Crane 的功能，還能夠將設(shè)計(jì)的折紙轉(zhuǎn)換為印刷用圖案，以及計(jì)算出為折疊任意多面體的印刷圖案。

本科研是在日本科學(xué)技術(shù)振興公司（JST）的支持下與宮城大學(xué)等合作進(jìn)行的，科研成果于7月26日刊登在論文期刊《ACM Transactions on Graphics》上。并于8月6日至10日在美國洛杉磯舉行的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)關(guān)聯(lián)國際會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布。

始終被用于工程學(xué)的折紙圖案（上）和任意輸入的三維形狀都能夠用此次研發(fā)的折紙板自折疊（供圖：東京大學(xué)特任講師鳴海纮亦）

日前正在與2家機(jī)構(gòu)探討商品化

筆者得到許可觸摸了剛在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制作好的折紙板。外表和觸感就像用來做壽司卷的紫菜。并且，和紫菜同樣，在加熱時(shí)亦會(huì)收縮。倘若說看起來像紫菜，可能會(huì)降低其寶貴感，但鳴海特任講師暗示企業(yè)對(duì)折紙板的興趣正在增多：“雖然不可透露詳細(xì)的行業(yè)或機(jī)構(gòu)名叫作，但咱們在與兩家機(jī)構(gòu)正在商討將其商品化”。

折紙板應(yīng)用示例。從上至下為瓶中船、花束、衣服、帽子、明信片（供圖：東京大學(xué)特任講師鳴海纮亦）

折紙的自折疊技術(shù)可為制造業(yè)做出貢獻(xiàn)，從海量運(yùn)用褶皺的衣服等服裝行業(yè)，到在身體展開支架的醫(yī)療行業(yè)，以及太陽能電池板和人造衛(wèi)星機(jī)翼等在發(fā)射運(yùn)輸過程中需求小型便攜的航天工業(yè)等用途，做為被世界認(rèn)為很酷的“酷日本（Cool Japan）”，擁有吸引國內(nèi)外人士的可能性。

原文：長崎綠子/JST Science Portal 編輯部

翻譯：JST客觀日本編輯部