折纸是日本引以为豪的传统文化，在海外被称为“Origami”。对于非常熟练的人来说，折出最具代表性的“千纸鹤”不费时间。然而，如果要精确地折出一只兔子，则需要花费约10小时。为了省时省力，东京大学等开发出的一种折纸板技术，只需将印有凸凹折叠图案的薄板放入热水，便可以在几秒至几分钟内自动形成最高达10万个以上折痕和数万个面的立体形状。该技术有望广泛应用于服装、医疗和航天工业等领域。
先确定想做的立体形状然后制作折纸板，自动折叠为目标立体结构的过程（供图：东京大学特任讲师鸣海纮也）
通过“自折叠”折纸，解决3D打印机的课题
随着3D打印机的发展，制造三维形状变得越来越容易，但也存在一些问题，比如，能够打印的物体尺寸受限于打印机的尺寸、保护打印物体在完成之前不会因自重而损坏构造的“支撑材料”在打印完成后将变成废料，有多个打印物体时，会占用大量空间，并且难以储存和运输。东京大学研究生院工学系研究科的特任讲师鸣海纮也（设计工程学）领导的研究团队考虑开发可以像纸张一样以二维方式储存，并在必要时使材料变形，实现“自折叠”的折纸板，来解决这些课题。
鸣海特任讲师等为提高未来的通用性，决定使用工厂和工作室等使用的市售UV打印机。这种打印机与家用喷墨打印机一样，通过喷射油墨绘制图案，但其使用的是可以通过紫外线照射干燥的油墨，因此比普通油墨干得更快，从而可以在更短的时间内制作出折纸板。
印刷材料采用容易入手的热收缩片材（透明聚烯烃薄膜或聚酯布）。其原理为，在薄板上印上谷形和山形折叠图案，加热后薄板收缩并自动完成折纸。
把用UV打印机打印的折纸板放入热水终后自动折叠（供图：东京大学特任讲师鸣海纮也）
折纸中的凸凹折痕取决于将油墨涂在热收缩片的正面还是背面。涂有油墨的部分可防止薄板收缩，从而向未涂油墨的方向折叠。在不改变墨层硬度的70～100度的加热条件下，热收缩片会收缩约5%，当将其完全折叠180度时，会在折叠部分预留约1毫米的间隙。在此次研究中，涂了5层黑色油墨完成的折纸板，厚度约为3张纸厚（不足0.3毫米）。
折纸板的工作原理。首先，在热缩片上涂上底漆，其作用就像胶水一样，使油墨更容易附着。在此基础上，涂上5层黑色油墨和保护表面的透明涂层（供图：东京大学特任讲师鸣海纮也）
每边3mm，分辨率为常规的1200倍
在过去的研究中，折纸结构中可自动折叠的折线和折面的最大数量约为 100 个。而此次开发的折纸板打印图案将分辨率设为600x600dpi（dpi指每英寸长度中的点数），使得每边折线的细度可达3毫米。由此产生的分辨率比迄今为止的研究提高了1200倍，因此只需在上面倒上热水，便可在几秒到几分钟内完成最多达10万个以上的折痕和数万个面的折纸。
可以用细小折痕折叠出许多立体面的折纸板（上）和在边长为20毫米至2毫米的分辨率下折叠的折纸板（供图：东京大学特任讲师鸣海纮也）
通过扩展研究团队过去开发的折纸设计软件Origamizer和Crane的功能，还可以将设计的折纸转换为印刷用图案，以及计算出为折叠任意多面体的印刷图案。
本研究是在日本科学技术振兴机构（JST）的支持下与宫城大学等合作进行的，研究成果于7月26日刊登在论文期刊《ACM Transactions on Graphics》上。并于8月6日至10日在美国洛杉矶举行的计算机图形学相关国际会议上进行了发表。
一直被用于工程学的折纸图案（上）和任意输入的三维形状都可以用此次开发的折纸板自折叠（供图：东京大学特任讲师鸣海纮也）。
目前正在与2家公司探讨商品化
笔者得到许可触摸了刚在实验室内制作好的折纸板。外表和触感就像用来做寿司卷的紫菜。并且，和紫菜一样，在加热时也会收缩。如果说看起来像紫菜，可能会降低其珍贵感，但鸣海特任讲师表示企业对折纸板的兴趣正在增加：“虽然不能透露具体的行业或公司名称，但我们在与两家公司正在商讨将其商品化”。
折纸板应用示例。从上至下为瓶中船、花束、衣服、帽子、明信片（供图：东京大学特任讲师鸣海纮也）
折纸的自折叠技术可为制造业做出贡献，从大量使用褶皱的衣服等服装行业，到在体内展开支架的医疗行业，以及太阳能电池板和人造卫星机翼等在发射运输过程中要求小型便携的航天工业等用途，作为被世界认为很酷的“酷日本（Cool Japan）”，具有吸引国内外人士的可能性。
原文：长崎绿子/JST Science Portal 编辑部
翻译：JST客观日本编辑部
【相关链接】
• 東京大学工学部新闻稿“折纸板自动变成所需的立体形状”
• 研究介绍视频（东京大学川原研究室）
• Connecting Artifacts 2.5正在NTT ICC举行（可见到帽子实物）
