折纸，这一起源于古代的纸艺，通过现代工程技术的结合，演变成了具有高度实用价值的刚性折叠结构学科。厚板折纸结构尤其表现出强大的应用潜力，能够将体积紧凑的结构展开成大面积且坚固的平面或曲面，广泛适用于需要部署和收纳功能的工业领域，例如可展开的体育场屋顶、水密屋面覆盖、阳光遮蔽装置、卫星天线和空间望远镜等。然而，厚度材料在折叠时的干涉问题以及表面连续性的缺失，一直是限制其广泛应用的关键挑战。厚板折纸结构通常面临着因材料厚度积累产生的结构干扰，导致折叠变形困难和表面沟槽明显，从而影响结构的密封性能和整体美观性。如此，开发能够构建无缝表面的厚板折纸结构变得尤为重要。近期的研究提出了一种基于对传统折纸管结构的创新改造方法，彻底消除厚板结构表层的沟槽缺陷，使其表面在完全展开状态下达到无缝连接，极大提升了结构的实用价值与视觉效果。
传统的厚板折纸设计中，材料的厚度导致折叠处产生明显的“山”和“谷”折痕沟槽，尤其是在“谷折”位置，局部结构的厚度和运动轨迹相互干涉，形成了无法避免的裂缝。为解决这一问题，设计者采用了峰折面保持且谷折面移除的策略，将相邻面延伸以填充谷折面移除后的空隙，从而创造出一个连续且平滑的上层表面。关键的是，这些结构改动在运动学层面保持了折叠运动兼容性，不影响整体折叠部署的功能。通过对结构的几何约束和运动过程的深入分析，研究团队明确了实现无缝表面所需满足的几何条件。具体而言，结构单元需要满足三个主要几何条件：每个结构部分必须是平面对称多边形；邻接两部分间的折痕保持平行；两相邻折痕围绕某一部分所形成的平面须垂直于该部分。遵守这些原则，结合对旋转关节位置的精确设定和面板几何形状的合理调整，厚板材料间的干涉得以规避。
研究还指出，拓展两侧相邻面板的长度对于消除折叠过程中干涉至关重要，但应避免对左右面板进行对称扩展，以避免新的不兼容运动的产生。此外，面板厚度、旋转轴的位置和扩展长度之间的关系同样必须精确平衡，确保在整个折叠与展开过程中的运动轨迹不会引起碰撞。该结构设计还通过物理3D打印验证，打印样件中顶部黄色面板组成了连续无缝的表面，而白色区域则作为斜面结构和旋转关节存在，蓝色下层面板起到支撑和加强结构刚性的作用。此类验证不仅证明了设计理念的可行性，也为未来工业应用提供了技术基础。在无缝厚板折纸结构设计中，折纸单元的拼接（镶嵌）同样尤为重要。通过对基础单元的对称化组合，形成各种线性和曲线轨迹折纸结构，不仅提升了展开效率，也极大丰富了结构的形态表现。
在正交拼接的基础上，还可开展更复杂的曲轨折纸结构，使其适用于更加自由形态的部署需求。针对曲线轨迹展开折纸，研究提出了关键的几何约束，保证折叠过程中不会发生部件之间的交叉干涉，维持结构整体的折叠连贯性和运动自由度。除此之外，研究者还针对简化结构、降低制造复杂性提出了进一步方案。通过移除所有包含谷折的面板，利用扩展邻接面板填补空白，不仅保持了既有折叠运动的完整性，同时显著减少了组件数量，简化了生产流程。此外，通过调整顶面面板的形状，使其能够适应椭圆形或其他复杂自由形状，为设计带来更大的灵活性和多样性。这一调整策略为厚板折纸结构进入更广泛的应用领域提供了可能，尤其适合定制化需求高的工业设计场景。
制造工艺方面，研究团队使用了普及性强、低成本的熔融沉积建模（FDM）3D打印技术制造样件，打印材料为聚乳酸（PLA）丝材。旋转关节和面板部分整体打印，关节点通过钢销固定确保连接紧密。所有设计图纸均以STEP格式公开，方便研究人员和工程师进一步复制和改进。目前的设计方法对结构完整性的深入研究尚待加强，但早期模型的测试表明减少面板数量对结构刚性和负载能力略有影响，未来研究可围绕结构强度优化和材料性能展开。从应用层面来看，厚板折纸无缝结构的革新突破为多个行业带来了技术突破。建筑领域中，可用作大型可展开屋顶和遮阳系统，确保水密性和耐久性。
航天工程中，精密无缝的反射面至关重要，将提升卫星天线和空间望远镜的信号传递效率和成像质量。家居与家具设计方面，也将推动轻量化且功能多样的可折叠家具、便携式设施开发。总之，厚板折纸结构无缝表面设计不仅实现了技术上的突破，更开创了多领域实用化的巨大可能。通过准确的几何控制和运动分析，优化材料利用和制造工艺，未来的可部署结构将变得更加轻便、坚固且功能丰富。相关研究和实践的不断推进将助力折纸技术在工业设计、空间探索和日常生活中发挥更大作用，成为新一代智能结构的重要支撑。
