魔方是一种为大众喜闻乐见的益智玩具，它结构简单但玩法复杂。魔方的历史其实很短，1974年才被发明出来，到上世纪80年代即风靡全球。但是随之而来相关的专门几何学的发展，已经使之远远超过了儿童游戏的范畴。魔方的原始设计确实非常巧妙，主要是因为它满足了看上去似乎无法解决的两个相互矛盾的机械要求。人们发现这样的机械机制在很多应用领域都很有用，比如机械接头、专业机器人、甚至全方位的安全摄像机等。
近日，哥伦比亚大学两位研究人员Timothy Sun和郑昌熙开发出一种专门的软件可以自动将任何复杂的几何形状和任何形状的物体变成开一个功能齐全，完全可3D打印的模仿。虽然它的开发相当复杂，但是最终软件的使用方法却非常简单。这个软件基本上概括了魔方的原始内部机制，使其能够沿着多个复杂的旋转轴进行定制。
这个软件的用法是这样的：首先您只需将任何3D模型导入到软件里，然后根据提示设定自己想要将模型进行分割的方式。软件的算法将在基础上进行分析，并且生成能够沿着特定轴进行旋转的分割块，使其能够像正常的魔方那样运动。随后，软件会根据此方案将3D模型分解成单独的块，并测试所有可能的组合，以验证任意部件都不会在任何一点上出重叠或冲突。
如果任何的一块出现冲突，这个模仿就无法完全沿着这些新的轴旋转，该软件的算法会检测到冲突，并自动建议对导致该问题的部件进行变形。用户只需同意部件的变形即可，该问题即可得到解决，从而实现无碰撞运动。该软件还能自动生成魔方的内部机械结构，以固定所有的部件，防止魔方分解。每个部分都会被转换成很容易3D打印和组装的单个3D模型。
使用Sun和郑昌熙开发的软件，基本上任何物体、无论形状如何复杂，都可以变成一个独特的魔方，比如邦尼兔、国际象棋等。
下面的这个简短的视频介绍了这个软件的工作原理：
尽管目前的软件功能已经相当强大而齐备，但Sun和郑昌熙仍然觉得有一些限制可以消除，他们想进一步扩展，探索更加复杂的旋转。比如该软件目前的主要功能之一就是阻止生成可能会导致在任何部位发生碰撞的旋转轴线，但是Sun和郑昌熙认为在某些情况下这个条件并不是必要的。
3D打印爱好者们可能会为此欢欣鼓舞，这简直就是一个万能魔方生成器啊，尽管该软件的开发目的远不止于此。不用需要说明的是，这款软件有的时候会产生一些相当复杂的3D模型，普通的FDM 3D打印机很难将其打印出来。
“我们用的是在线3D打印服务，比如shapeways。我们主要使用基于粉末的3D打印技术，以避免产生支撑结构，因为有些部件的形状可能非常复杂。”郑昌熙教授说。
另外有点遗憾的是，该软不是那么太考虑3D模型的最后形状，从分割的某些部分可能会太薄，从而导致它们比较容易损坏、破碎。此外，由于模型的形状各异，魔方内部的连接件有可能会在使用过程中变形或断裂。
但是，这款软件的作用可不仅仅限于制作魔方。从目前来说，它的最大作用就是能够改善很多产品的机械结构，甚至帮助制造出更为灵活、甚至能够模拟人体动作的机器人、假肢等。
