一个在1980年代获得专利、随后被搁置近四十年的拉链概念，近日被麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员成功复活。团队利用3D打印技术制造出了该装置的工作原型。这一名为“Y型拉链”（Y-zipper）的三边拉链，能够在软硬两种构型之间快速切换被连接物体的状态，有望应用于露营装备、医疗器具、机器人系统以及艺术装置等领域。

从1985年创意到3D打印实现

该拉链概念最初由时任宝丽来公司电气工程师、现任MIT教授的威廉·弗里曼于1985年构思，并提交至一项设计竞赛。他的方案是一个三角形的连接件，能够使物体在柔性状态和刚性状态之间转换，但当时遭到了拒绝，原型也被搁置。直到CSAIL的研究人员发现了它对可调刚度结构的潜在应用价值，才重新激发了这一创意的生命力。研究团队构建了一个自动化设计工具，并利用塑料丝材通过熔丝制造（FDM）技术自主打印出了Y型拉链。用户可通过软件指定条带长度、弯曲角度以及四种运动配置（直线、弯曲、盘绕或扭曲），系统随后自动完成打印。

工作原理与材料测试

CSAIL博士后、论文第一作者李嘉基表示：“普通拉链擅长闭合扁平物体，如夹克，但弗里曼的想法更具动态性。利用当前的制造技术，他的机制可以改造更复杂的物品。我们开发了一种工艺，可以制造出能快速从柔性切换到刚性的物体，并且你可以确信它们在现实世界中有效。”研究团队对熔丝制造中最常用的两种塑料——聚乳酸（PLA）和热塑性聚氨酯（TPU）进行了应力测试。结果显示PLA具有更高的载荷承受能力，而TPU则提供更好的柔韧性。在另一项耐久性测试中，Y型拉链在经历了1.8万次开合循环后才失效。团队认为，这得益于该装置的弹性结构能够将应力分布到整个几何外形上。李嘉基指出，使用金属等强度更高的材料可以进一步提高设计的耐用性。不过，受限于团队当前的3D打印平台，更大尺寸的版本目前尚无法实现。该研究展示了将尘封的创意与现代数字化制造技术相结合的可能性，也为可调刚度结构的设计提供了一种新颖的思路。