摺紙是日本引以爲豪的傳統文化，在海外被稱爲「Origami」。對於非常熟練的人來說，折出最具代表性的「千紙鶴」不費時間。然而，如果要精確地折出一隻兔子，則需要花費約10小時。爲了省時省力，東京大學等開發出的一種摺紙板技術，只需將印有凸凹摺疊圖案的薄板放入熱水，便可以在幾秒至幾分鐘内自動形成最高達10萬個以上摺痕和數萬個面的立體形狀。該技術有望廣泛應用於服裝、醫療和太空產業等領域。
先確定想做的立體形狀然後製作摺紙板，自動摺疊爲目標空間結構的程序（供圖：東京大學特任講師鳴海紘也）
透過「自摺疊」摺紙，解決3D列印機的課題
隨着3D列印機的隊形變換，製造三維形狀變得越來越容易，但也存在一些問題，比如，能夠列印的物體尺寸受限於列印機的尺寸、保存列印物體在完成之前不會因自重而損壞構造的「支撐材料」在列印完成後將變成廢料，有多個列印物體時，會佔用大量空間，並且難以儲存和運輸。東京大學研究生院工學系研究科的特任講師鳴海紘也（設計工程學）領導的研究團隊考慮開發可以像紙張一樣以二維方式儲存，並在必要時使材料變形，實施「自摺疊」的摺紙板，來解決這些課題。
鳴海特任講師等爲提高未來的通用的性，決定使用工廠和工作室等使用的市售UV列印機。這種列印機與家用噴墨列印機一樣，透過噴射油墨轉列圖案，但其使用的是可以透過紫外線照射乾燥的油墨，因此比普通油墨幹得更快，從而可以在更短的時間内製作出摺紙板。
印刷材料採用容易入手的熱收縮片材（透明聚烯薄膜或聚酯布）。其原理爲，在薄板上印上谷形和山形摺疊圖案，加熱後薄板收縮並自動完成摺紙。
把用UV列印機列印的摺紙板放入熱水終後自動摺疊（供圖：東京大學特任講師鳴海紘也）
摺紙中的凸凹摺痕取決於將油墨塗在熱收縮片的正面還是背面。塗有油墨的部分可防止薄板收縮，從而向未塗油墨的方向摺疊。在不改變墨層硬度的70～100度的加熱條件下，熱收縮片會收縮約5%，當將其完全摺疊180度時，會在摺疊部分預留約1毫米的間隙。在此次研究中，塗了5層黑色油墨完成的摺紙板，厚度約爲3張紙厚（不足0.3毫米）。
摺紙板的工作原理。首先，在熱縮片上塗上底漆，其作用就像膠水一樣，使油墨更容易附着。在此基礎上，塗上5層黑色油墨和保存表面的透明塗層（供圖：東京大學特任講師鳴海紘也）
每邊3mm，解析度爲常規的1200倍
在過去的研究中，摺紙結構中可自動摺疊的折線和折面的最大數量約爲 100 個。而此次開發的摺紙板列印圖案將解析度設爲600x600dpi（dpi指每英寸長度中的點數），使得每邊折線的細度可達3毫米。由此產生的解析度比迄今爲止的研究提高了1200倍，因此只需在上面倒上熱水，便可在幾秒到幾分鐘内完成最多達10萬個以上的摺痕和數萬個面的摺紙。
可以用細小摺痕摺疊出許多立體面的摺紙板（上）和在邊長爲20毫米至2毫米的解析度下摺疊的摺紙板（供圖：東京大學特任講師鳴海紘也）
透過擴展研究團隊過去開發的摺紙設計軟體Origamizer和Crane的功能，還可以將設計的摺紙轉換爲印刷用圖案，以及計算出爲摺疊任意多面體的印刷圖案。
本研究是在日本科學技術振興機構（JST）的支援下與宮城大學等合作進行的，研究成果於7月26日刊登在論文期刊《ACM Transactions on Graphics》上。並於8月6日至10日在美國洛杉磯舉行的電腦圖形學相關國際會議上進行了發表。
一直被用於工程學的摺紙圖案（上）和任意輸入的三維形狀都可以用此次開發的摺紙板自摺疊（供圖：東京大學特任講師鳴海紘也）。
目前正在與2家公司探討商品化
筆者得到許可觸摸了剛在實驗室内製作好的摺紙板。外表和觸感就像用來做壽司卷的紫菜。並且，和紫菜一樣，在加熱時也會收縮。如果說看起來像紫菜，可能會降低其珍貴感，但鳴海特任講師表示企業對摺紙板的興趣正在增加：「雖然不能透露具體的行業或公司名稱，但我們在與兩家公司正在商討將其商品化」。
摺紙板應用示例。從上至下爲瓶中船、花束、衣服、帽子、明信片（供圖：東京大學特任講師鳴海紘也）
摺紙的自摺疊技術可爲製造業做出貢獻，從大量使用褶皺的衣服等服裝行業，到在活體內展開支架的醫療行業，以及太陽能電池板和人造人造衛星機翼等在發射運輸程序中要求小型便攜的太空產業等用途，作爲被世界認爲很酷的「酷日本（Cool Japan）」，具有吸引國内外人士的可能性。
原文：長崎綠子/JST Science Portal 編輯部
翻譯：JST客觀日本編輯部
【相關鏈結】
• 東京大學工學部新聞稿「摺紙板自動變成所需的立體形狀」
• 研究介紹影片（東京大學川原研究室）
• Connecting Artifacts 2.5正在NTT ICC舉行（可見到帽子實物）
