以传统方法抛光自由曲面不是成效参差，就是不够准确或效率太低，这对于任何制造商来说，都是一项挑战。有鑑于此，工业及系统工程学系教授与超精密加工技术国家重点实验室主任张志辉教授工程师率领团队，研发由电脑控制的多射流抛光系统。此系统可按工件表面曲率的微细改变，调节个别射流的压力。实验证明，以此系统加工的工件的表面平滑度比现有多射流抛光系统的加工工件优胜10倍，而其效率亦比单射流系统至少优胜16倍。
日常生活里的自由曲面
自由曲面是指非旋转或平移对称的表面。你可能觉得这个词汇非常陌生，但它在日常生活中却是无处不在。例如，矫正老花的「渐进镜片」不像旧式双焦镜片般，在焦点改变之处有难看的分界线，而是多焦点的自由曲面镜片。另外，大多现代相机（包括智能手机的内置相机）都采用非球面或自由曲面镜头，因它能够更精确地折射光线，减少像差，且能取代多块传统镜片。基于这个原因，高端扩增实境(AR)或虚拟实境(VR)眼罩亦包含自由曲面光学元件。还有，人工关节必须与人体骨骼的天然形状相近，所以它们也有自由曲面；而飞机引擎扇叶呈自由曲面，以达到最佳的空气动力学效果。
适应曲率，调整压力
过往，自由曲面需以人手抛光，这不谨费时失事，而且效果参差，准确度低。传统机械抛光技术有较佳的效果，但往往受尺寸限制，且缺乏能处理弧度变化的抛光配件。市面上也有电脑化单射流抛光系统，这类系统把混有磨料颗粒的水射向工件表面，以进行抛光。此法的准确虽较以上方法高，然而其效率仍有待改善，而改变加工规模的灵活度亦不高。于是，张教授的团队研发采用微米级磨料的电脑化多射流抛光系统，以打造光滑如镜的表面。由于该系统使用多个射流喷咀，故能同时处理更大的面积及多个表面。团队更利用电脑流体动力学建模及模拟技术，来避免射流之间的相互干扰。「系统的重点在于『曲率自适应』。」张教授补充道：「抛光的目的是通过均匀地磨除最少材料，达致特定的光滑度。但磨除材料的多少，除了取决于射流的压力，也与表面曲率息息相关。如果在整个自由曲面上施加相同的射流压力，某些地方会被磨去太多材料，另一些地方却磨得不够；结果，整个工件会因为表面抛光得不均匀而出现误差。我们的系统能按表面曲率微小而连续的变化，独立调节每束射流的压力，以准确地打磨出应有的形状。实验证明，与现有多射流抛光系统相比，这套曲率自适应系统能为工件抛光出平滑10倍的表面。」
轻便小巧，加装容易
曲率自适应多射流抛光系统的另一个优点是非常轻便，它的所有组件可完全放入一个小型行李箱中。他说：「系统可简便地加装到机械臂或3D打印机上，待工件铸成、完成加工工序或打印完毕后，即可原地进行抛光工序，而不用把工件移送至其他机器。除此之外，系统可处理各种材料，包括玻璃和钢，甚至生物医学用的、极为坚硬的合金，只要更换射流的磨料则可。」
2019年4月，用于精密制造的曲率自适应多射流自由曲面抛光系统于第47届瑞士日内瓦国际发明展囊括银奖及两项优异奖。
