以傳統方法拋光自由曲面不是成效參差，就是不夠準確或效率太低，這對於任何製造商來說，都是一項挑戰。有鑑於此，工業及系統工程學系教授與超精密加工技術國家重點實驗室主任張志輝教授工程師率領團隊，研發由電腦控制的多射流拋光系統。此系統可按工件表面曲率的微細改變，調節個別射流的壓力。實驗證明，以此系統加工的工件的表面平滑度比現有多射流拋光系統的加工工件優勝10倍，而其效率亦比單射流系統至少優勝16倍。
日常生活裏的自由曲面
自由曲面是指非旋轉或平移對稱的表面。你可能覺得這個詞彙非常陌生，但它在日常生活中卻是無處不在。例如，矯正老花的「漸進鏡片」不像舊式雙焦鏡片般，在焦點改變之處有難看的分界線，而是多焦點的自由曲面鏡片。另外，大多現代相機（包括智能手機的內置相機）都採用非球面或自由曲面鏡頭，因它能夠更精確地折射光線，減少像差，且能取代多塊傳統鏡片。基於這個原因，高端擴增實境(AR)或虛擬實境(VR)眼罩亦包含自由曲面光學元件。還有，人工關節必須與人體骨骼的天然形狀相近，所以它們也有自由曲面；而飛機引擎扇葉呈自由曲面，以達到最佳的空氣動力學效果。
適應曲率，調整壓力
過往，自由曲面需以人手拋光，這不謹費時失事，而且效果參差，準確度低。傳統機械拋光技術有較佳的效果，但往往受尺寸限制，且缺乏能處理弧度變化的拋光配件。市面上也有電腦化單射流拋光系統，這類系統把混有磨料顆粒的水射向工件表面，以進行拋光。此法的準確雖較以上方法高，然而其效率仍有待改善，而改變加工規模的靈活度亦不高。於是，張教授的團隊研發採用微米級磨料的電腦化多射流拋光系統，以打造光滑如鏡的表面。由於該系統使用多個射流噴咀，故能同時處理更大的面積及多個表面。團隊更利用電腦流體動力學建模及模擬技術，來避免射流之間的相互干擾。「系統的重點在於『曲率自適應』。」張教授補充道：「拋光的目的是通過均勻地磨除最少材料，達致特定的光滑度。但磨除材料的多少，除了取決於射流的壓力，也與表面曲率息息相關。如果在整個自由曲面上施加相同的射流壓力，某些地方會被磨去太多材料，另一些地方卻磨得不夠；結果，整個工件會因為表面拋光得不均勻而出現誤差。我們的系統能按表面曲率微小而連續的變化，獨立調節每束射流的壓力，以準確地打磨出應有的形狀。實驗證明，與現有多射流拋光系統相比，這套曲率自適應系統能為工件拋光出平滑10倍的表面。」
輕便小巧，加裝容易
曲率自適應多射流拋光系統的另一個優點是非常輕便，它的所有組件可完全放入一個小型行李箱中。他說：「系統可簡便地加裝到機械臂或3D打印機上，待工件鑄成、完成加工工序或打印完畢後，即可原地進行拋光工序，而不用把工件移送至其他機器。除此之外，系統可處理各種材料，包括玻璃和鋼，甚至生物醫學用的、極為堅硬的合金，只要更換射流的磨料則可。」
2019年4月，用於精密製造的曲率自適應多射流自由曲面拋光系統於第47屆瑞士日內瓦國際發明展囊括銀獎及兩項優異獎。
