3D-печатные шестиугольники превратят ткань в объемную фигуру

Американский инженер разработал систему, позволяющую печатать на плоской ткани паттерны, которые затем самопроизвольно принимают изначально заданную объемную форму. Для этого ткань предварительно растягивают и печатают на ней с помощью 3D-принтера шестиугольники разных размеров, которые и определяют будущую форму всей конструкции, рассказывает автор в блоге студии Nervous System.

Обычная 3D-печать подразумевает, что принтер во время печати придает предмету окончательную форму. Но инженеры также разрабатывают технологии печати, которые позволяют создавать объекты, меняющие свою форму со временем или под действием внешнего стимула. Для этого приходится использовать специальные материалы, которые меняют свою форму при остывании или впитывании воды. Например, таким способом американские исследователи создали плоские макароны, принимающие свою настоящую форму после погружения в воду.

Есть и альтернативный подход, при котором можно использовать обычные материалы. Для этого поверхность, на которой печатает принтер, предварительно растягивается. После того, как натяжение пропадает, поверхность стягивается неравномерно и изгибается в заранее рассчитанных местах. Ранее такой подход уже использовали инженеры из Массачусетского технологического института, но они смогли создать таким способом только простые формы.

Гейб Филдс (Gabe Fields) из MIT и студии Nervous System доработал эту технологию для получения таким же способом объектов гораздо более сложных форм. На основе алгоритма ученых из Университета Карнеги — Меллона он создал программу, которая автоматически превращает 3D-модель в двумерное отображение, составленное из шестиугольных полигонов разных размеров. Поскольку в создаваемой программой гексагональной сетке размеры шестиугольников, а следовательно, и расстояние между ними, различается, после того, как натяжение ткани пропадает, ее участки меняют свою форму пропорционально размерам шестиугольников. Это происходит из-за того, что после ослабления натяжения полимер сжимается гораздо слабее ткани, в результате участки ткани с более плотным расположением полимера на конечной конструкции располагаются выше остальных.

Разработчик отмечает, что разрешение создаваемых форм зависит от минимального размера точки печати 3D. В данном случае из-за разрешения принтера минимальный размер шестиугольника составляет два миллиметра, что, соответственно, сказалось и на точности передачи формы исходной модели.

В прошлом году американские инженеры разработали численный метод, позволяющий с помощью изменения механических свойств преобразовывать плоские поверхности в объемные поверхности заданной формы.

Григорий Копиев