Исследователи из TU Delft разработали саморазворачивающиеся 3D-структуры оригами, используя механизмы, которые меняют форму. Им удалось напечатать на трехмерном принтере плоские структуры, которые складываются в тюльпаны.

Уникальное оригами

В основе цветков лежит механизм самосгибания. Он работает по принципу заранее спланированной последовательности взаимодействия лепестков. То есть, некоторые части складываются и раскрываются раньше других. Исследование чем-то напомнило выпуск вспенивающегося полимера Массачусетским технологическим институтом. Он также может менять форму под воздействием изменений внешней среды.

К сожалению, разработка таких материалов обычно является дорогостоящим делом. Однако ученые TU Delft заявили, что им нужен только настольный 3D-принтер и вездесущий материал для их структур.

Во главе с Амиром Задпуром команда уже разрабатывала самоскручивающиеся конструкции еще в 2016 году. Однако их создание было связано с серьезными проблемами, в частности с затрачиванием большого количества ручного труда.

Польза и перспективы

Для своей последней разработки, а именно необычных оригами, команда использовала 3D-принтер Ultimaker 2+ Extended и широко применяемый материал PLA. Весь процесс полностью автоматизирован. При стоимости 17 евро за килограмм филамента, печать структур является относительно дешевой.

Одним из ключевых аспектов нового дизайна тюльпанов является предварительно спланированная последовательность их «раскрытия». Сложные формы создаются, когда определенные части объекта «заворачиваются» быстрее других. Исследователи использовали последовательное смещение формы для задержки времени программирования в материалах путем их одновременной печати и растягивания.   

При нагревании материала включается его «память» и он сразу же возвращается в исходное положение, приобретая прежнюю форму. Толщина и контур используемых нитей чередуются, чтобы получились 2D-структуры.

Наработки в этой области и данный проект в частности демонстрирует будущее для медицины. Материалы, которые могут менять свою форму, пригодятся для производства прочных имплантатов. Также они могут быть полезными для управления ростом клеток и задействоваться в нанопаттерах. Данные структуры могут стимулировать превращение стволовых клеток в костные.

Это открытие также может быть полезным для производства мебели. Согласитесь, очень удобно, чтобы диван или шкаф сам складывался по приезду из магазина.

Источник

Другие интересные новости