Поскольку 3D-печать становится все более доступной, а принтеры становятся все более экономичными, академические исследователи придумывают множество новых полезных творений. Они также возвращаются к старым идеям, чтобы увидеть, позволит ли новая технология реализовать какие-либо ранее непрактичные идеи. Последнее именно то, что сделали исследователи из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL), и в итоге они создали новую трехстороннюю молнию на основе конструкции профессора четырехдесятилетней давности.
Профессором, о котором идет речь, является Уильям Фриман, который придумал трехстороннюю молнию еще в 1985 году. Он предположил, что молния может позволить превращать материалы из мягких в жесткие, поскольку она будет использовать преимущества естественной структурной жесткости треугольника. Затем, когда материалу больше не нужно было быть жестким, его можно было расстегнуть и вернуть гибкую форму, что облегчило упаковку и транспортировку.
В оригинальном дизайне Фримена использовались ремни с деревянными зубцами для создания молнии и бегунок для застегивания и расстегивания ремней. Он участвовал в конкурсе дизайнеров и не выиграл, но, тем не менее, запатентовал дизайн. Прошло около 40 лет, и команда исследователей Массачусетского технологического института решила еще раз взглянуть на эту идею. На этот раз технология 3D-печати позволила исследователям создать индивидуальные пластиковые молнии для самых разных ситуаций, включая все, от кемпинга до носимых устройств.
3D-молнии могут быть полезны во многих отношениях.
Команда продемонстрировала, насколько полезными могут быть 3D-молнии, создав серию прототипов, каждый из которых использовал их по-своему. Одним из прототипов была складная палатка, в которой вместо традиционных опор для палатки использовались трехмерные молнии.
Уникальную конструкцию можно было собрать значительно быстрее, чем традиционную палатку, поскольку каждый кронштейн можно было соединить за секунды, а не за минуты. В общей сложности исследователи обнаружили, что сборка новой палатки заняла минуту и 20 секунд по сравнению с 6 минутами для сборки традиционной палатки. Исследователи также отметили, что это не только полезное нововведение для кемпинга и пешего туризма, но и более крупные конструкции на молнии потенциально могут быть использованы для спасательных операций или оказания помощи при стихийных бедствиях.
Еще одним 3D-прототипом молнии, созданным командой, был робот, который использовал мотор для застегивания и расстегивания частей своих ног. Механизм застежки-молнии позволял быстро увеличивать высоту каждой ноги, чтобы преодолевать препятствия, а затем снова уменьшать ее высоту для лучшей устойчивости на более ровной поверхности. Конструкция застежки-молнии также оказалась полезной для гипсовой повязки на запястье, где ее можно было застегивать для защиты от ударов, но быстро расстегивать, когда пользователю требовалась большая мобильность.
Команда увидела разные результаты с разными пластиками
Стоит посмотреть видео ниже, чтобы увидеть каждый прототип в действии и ознакомиться с другими идеями команды, в том числе с движущейся художественной инсталляцией, в которой молния создает извилистую лозу. Конечно, реальная польза всех этих конструкций была бы ограничена, если бы они не были достаточно прочными, чтобы их можно было многократно застегивать и расстегивать.
Как оказалось, молнии оказались более чем достаточно прочными, чтобы выдержать длительное использование. Исследователи обнаружили, что использования обычных нитей для 3D-печати потребительского класса было достаточно для производства долговечных застежек-молний, но нить PLA была более долговечной, чем нить TPU. С другой стороны, использование ТПУ позволило сделать молнии более гибкими. После тестирования конструкции застежек-молний до тех пор, пока они не сломались, команда обнаружила, что их молнии могут прослужить около 18 000 циклов в течение всего срока службы.
Хотя первоначальное исследование выявило множество вариантов применения нового дизайна, команда отметила, что еще предстоит протестировать множество других идей. Они привели пример использования конструкции молнии для захвата образцов горных пород на космическом корабле и добавили, что наряду с гипсовой повязкой на запястье можно разработать и другие гибкие носимые устройства. Если бы Фримен не запатентовал свой оригинальный дизайн трехмерной молнии, она могла бы быть потеряна для истории. Но теперь, когда технология, позволяющая воплотить это в жизнь, наконец-то разработана, она может оказаться полезной во многих отношениях в будущем.
