Pociągasz za sznurek i wyrasta krzesło. Stworzyli materiał jak z bajki
Jedno pociągnięcie sznurka i płaski panel zamienia się w krzesło, igloo albo szynę medyczną. MIT opracował nową metodę projektowania struktur 3D.
Wyobraź sobie krzesło, które na czas transportu jest płaską płytą, a potem jednym pociągnięciem sznurka rośnie w pełnowymiarowy mebel. Albo szynę medyczną, która z cienkiego panelu zamienia się w dopasowaną podporę dla złamanej ręki. Naukowcy z MIT pokazali właśnie, że takie rzeczy da się zaprojektować niemal automatycznie – algorytm sam wyznacza, jak pociąć materiał i którędy poprowadzić sznurek, żeby cała magia zadziała się w sekundę.
Płasko na start, przestrzennie na finał
Nowa technika przekształcania obiektów 3D polega na tym, że użytkownik wprowadza zwykły model, np. krzesło, opaskę medyczną czy element habitatów kosmicznych, a algorytm rozkłada go na siatkę połączonych ze sobą płytek. Taka płaska struktura działa niczym elastyczne puzzle. Jest kompaktowa do transportu, ale gotowa do natychmiastowego rozłożenia. Wystarczy pociągnąć za sznurek, by konstrukcja sama ułożyła się w docelowy kształt. Proces jest odwracalny – po poluzowaniu sznurka obiekt znów staje się płaski.
U podstaw nowej technologii leży połączenie dwóch pomysłów: kirigami, czyli sztuki cięcia materiału w precyzyjny sposób, oraz mechanizmów auksetycznych, czyli struktur, które zamiast się zwężać, puchną na boki, gdy są rozciągane. Zespół z MIT wykorzystał ten efekt, tworząc płaską mozaikę płytek, której forma 3D jest zakodowana w samej strukturze. Dzięki temu wystarczy pociągnąć za odpowiednie punkty, by płaska siatka automatycznie przekształciła się w pożądany kształt przestrzenny.
Jeden sznurek, zero chaosu. Algorytm sam wie, jak złożyć przestrzenny kształt
Największą siłą opracowanego systemu jest to, że użytkownik nie musi wiedzieć, gdzie poprowadzić sznurek ani które elementy podnosić – wszystkim tym zajmuje się algorytm. Najpierw wyznacza on minimalny zestaw punktów uchwytów, które trzeba pociągnąć, by cała struktura się rozłożyła. Następnie znajduje optymalną trasę sznurka: taką, która łączy te punkty, prowadzi po krawędziach konstrukcji i minimalizuje tarcie, by jedno pociągnięcie wystarczyło do płynnego rozłożenia całości. W praktyce użytkownik widzi gotową siatkę z zaznaczoną linią, a w prototypach ścieżki sznurka można łatwo odwzorować za pomocą druku 3D lub innych technik.
Żeby pokazać, że nie jest to jedynie kolejna ciekawostka, która w rzeczywistości nigdy nie zostanie wykorzystana, badacze poszli od razu w różne skale i zastosowania. Jednym z prototypów było pełnowymiarowe krzesło, które po pociągnięciu sznurka samoczynnie formuje oparcie i siedzisko, a po zwolnieniu wraca do płaskiej formy. Inne demonstratory to m.in. składana szyna na przedramię, korektor postawy i miniaturowe igloo – potencjalny zalążek przenośnych schronień.
Przeczytaj także:
Autorzy przewidują zastosowanie tej technologii m.in. w zestawach ratowniczych, gdzie kompaktowe, płaskie panele mogłyby przekształcać się na miejscu w sprzęt medyczny. W wersji zrobotyzowanej taka konstrukcja mogłaby pełzać przez wąskie szczeliny i dopiero na miejscu przybierać przestrzenną formę, idealną do misji poszukiwawczych i inspekcyjnych.
*Źródło zdjęcia głównego: Akib Zaman / YouTube
Jest tego więcej
Ustaw Spider’s Web jako preferowane medium w Google
