美國洛杉磯藝術(shù)家Behnaz Farahi利用3D打印和攝像頭，設(shè)計(jì)出的一種智能衣服Caress of the Gaze（意為凝視的愛撫），該衣服能識(shí)別他人目光，并作出收縮和起伏延展的反應(yīng)，吸引了很多人的興趣。最近，這位藝術(shù)家在開源硬件熱站 Instructables詳細(xì)披露了她是如何使用形狀記憶合金（SMA）致動(dòng)器創(chuàng)建這件奇妙作品的。
從外觀上看，這件Caress of the Gaze是一件很漂亮、時(shí)尚的3D打印披肩，給人以一襲羽毛的感覺。而就是這種組成其表面紋理的羽毛狀結(jié)構(gòu)能夠檢測(cè)到路人的目標(biāo)，應(yīng)相應(yīng)地做出反饋。
而Farahi在Instructables上寫的這個(gè)教程，就是要展示如何用使用SMA來創(chuàng)建這種具有知覺的動(dòng)態(tài)3D打印部件，不過Farahi稱，她的方便并不限于制作服裝，在其它對(duì)象如建筑、以及工業(yè)級(jí)對(duì)象上也可以使用這一技術(shù)和方法。
此外，F(xiàn)arahi原來的Caress of the Gaze是用價(jià)值百萬的多材料3D打印機(jī)Objet Connex500打印出來的，但是她指出使用任何桌面3D打印機(jī)和PLA材料也可以實(shí)現(xiàn)類似的功能。
除此之外，SMA在這里被當(dāng)成了一個(gè)致動(dòng)器來使用。因?yàn)樗奶匦跃褪窃谑艿綗岽碳ぶ髸?huì)改變形狀回到其最初的狀態(tài)。
另外，為了創(chuàng)建這樣一種動(dòng)態(tài)的3D打印對(duì)象，F(xiàn)arahi強(qiáng)調(diào)了解拉脹結(jié)構(gòu)（auxetic structures）也很重要，就是為了打造這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，她才動(dòng)用了SMA和3D打印技術(shù)。簡(jiǎn)單地說拉脹的結(jié)構(gòu)具有一種不尋常的力學(xué)行為，當(dāng)它拉伸時(shí)，其組成材料會(huì)在垂直方向上變厚。它的這種行為是由于其材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。
而為了使材料“活過來”，F(xiàn)arahi不得不將其與嵌入的SMA結(jié)合在一起，，聚在一起后 3D 打印技術(shù)結(jié)合這兩種脹的結(jié)構(gòu)。
Farahi之所以使用多材料3D打印技術(shù)，是因?yàn)檫@種技術(shù)可以在一個(gè)打印對(duì)象中復(fù)合具有不同彈性和密度的材料。在實(shí)際制作中她選擇使用軟性材料，如Tango black+來制作關(guān)節(jié)，而更為剛性的材料如Vero White來制作其他部分，以便于最終對(duì)象的收縮和擴(kuò)展。
當(dāng)3D打印的原型制作出來之后，F(xiàn)arahi就開始對(duì)其進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)并且觀察其SMA致動(dòng)器的各種力學(xué)行為。她指出使用SMA是一項(xiàng)很有挑戰(zhàn)性的工作，正如她在Instructables頁面中介紹的那樣：“設(shè)計(jì)由SMA細(xì)線組合的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)之一就是，它是與那種你可以控制其運(yùn)動(dòng)和位置的伺服電機(jī)完全不同，你對(duì)它的運(yùn)動(dòng)控制得更少。精確地SMA位置控制實(shí)際上是有可能的，但并不那么容易，個(gè)中原因在于SMA細(xì)線的冷卻或加熱速率并不是均等的。
下一步，F(xiàn)arahi列出了三種設(shè)計(jì)基于SMA材料的結(jié)構(gòu)的方法，其中包括使用重量和重心；使一種偏置彈簧將SMA推入擴(kuò)展的狀態(tài)；以及通過借助材料特性等。對(duì)于她自己的項(xiàng)目，F(xiàn)arahi選擇了借助材料特性的方法。在制作Caress of the Gaze的時(shí)候，她在3D打印結(jié)構(gòu)的不同材料結(jié)點(diǎn)之間放置了SMA驅(qū)動(dòng)器，這就意味著當(dāng)被激活時(shí)，結(jié)合了PLA材料屬性和拉脹結(jié)構(gòu)的對(duì)象可以進(jìn)行似乎有機(jī)而安靜的運(yùn)動(dòng)。
Farahi同時(shí)也提醒注意不要在SMA致動(dòng)器上焊任何東西，并建議使用卷曲的管子來實(shí)現(xiàn)電線與關(guān)節(jié)之間的各種聯(lián)系。
這件作品在設(shè)計(jì)方面也有很多可圈可點(diǎn)之處，F(xiàn)arahi說，她的靈感來自動(dòng)物皮膚、羽毛以及鱗片等。Farahi使用的是Rhinoceros軟件中的Grasshopper 進(jìn)行的開發(fā)設(shè)計(jì)。
