佐治亚理工学院的一组研究人员研发了一种使用3D打印机创建的装置，该装置能够大幅度扩展，并有可能应用于太空任务和生物医学设备。

佐治亚理工大学土木与环境工程学院的教授Glaucio Paulino和乔治亚理工大学乔治TM-.伍德鲁夫机械工程学院教授Jerry Qi运用3D打印技术，通过使用无尺寸限制结构、浮动杆的压缩结构系统和稳定拉力下的电缆制备了该装置。

该装置使用了无尺寸限制结构、浮动杆的压缩结构系统和稳定拉力下的电缆。另外，研究人员还使用了在加热时能够自动展开的形状记忆聚合物制造支柱。

佐治亚理工大学土木与环境工程学院教授Glaucio Paulino说：“这种无尺寸限制结构不仅很轻便，而且强度很高。这就是现在研究人员对使用这种无尺寸限制结构探索外太空有很大兴趣的原因。其终极目标就是是找到一种方法来部署最初体积很小的大型对象。”

该项研究由国家科学基金和空军科学研究办公室主办，其研究报告已于6月14日刊登在“科学报告”杂志上。

研究人员使用3D打印机来创建构该装置主要组成部分的支柱。为了使支柱能够暂时平坦地折叠在一起，研究人员将它们设计为具有狭长开口的空心，其长度与管的长度相同。每个支柱在每个端部都有一个连接点，以连接到一个弹性电缆网络上，这些网络也是用3D打印机制成的。

当支柱被加热到65摄氏度，研究人员可以将其部分结构折叠成一个类似于字母W的形状。然后冷却，使其结构保持为这种形状。

当所有电缆的连接之后，该装置可以被重新加热，然后该装置就会转换为无尺寸限制结构。

乔治亚理工大学乔治TM-.伍德鲁夫机械工程学院教授Jerry Qi说：“我们相信，用这种方法你可以建立一个像被压缩的天线一样的东西，最开始占用很小的空间，但是一旦它被加热，甚至仅仅只需要来自太阳的热量就能完全展开。”

该3D印刷品可以成功转化为无尺寸限制结构的关键步骤是控制扩张率和顺序。形状记忆聚合物使研究人员能够通过调节膨胀发生使的温度来微调每个支柱的扩展速度。这样可以使该结构设计成具有顺序扩展的支柱。

Paulino说。“对于更大和更复杂的结构，如果你不控制这些支柱扩展的顺序，它会缠结，你就会一团糟，通过控制每个支柱膨胀的温度，我们可以分阶段部署，并避免这种纠缠。”

该文中的专业术语“无尺寸限制结构”来自“张力下的完整”这个词的组合，这个概念已经被用作多年来几个著名项目的结构基础，包括澳大利亚布里斯班的一座大型步行桥，以及体育场屋顶如亚特兰大的乔治亚州穹顶体育场和韩国首尔的奥林匹克体操竞技场。

另外，研究人员设想，这种新的3-D印刷结构可以应于太空探索，甚至是可变形软体机器人。

Paulino说：“这些有效的无尺寸限制结构在设计上非常简洁，并为可部署的3D打印结构开辟了一系列新的可能性。”