این سازه پرینت شده می‌تواند به یک گنبد محکم تبدیل شود

به گزارش گروه علم و فناوری آنا از Futurity، امروزه به کمک چاپ چهاربعدی قادر به ساخت اشیای متحرک با اشکال متغیر هستیم، مانند قطعات مسطحی که می‌توان آنها را تا زد و به صورت اشیای سه‌بعدی درآورد یا حتی اشیایی که به تحت تاثیر عوامل خارجی قادر به تغییر شکل خود هستند.

کریستینا شی، سرپرست بخش طراحی مهندسی و آزمایشگاه محاسباتی در زوریخ، به همراه تیم تحقیقاتی خود این روش را یک گام به سمت توسعه رویکردی از ساخت و ساز نزدیک‌تر کرده است که به کاربر اجازه می‌دهد تغییر شکل را کنترل کند.

تیان چن، یکی از اعضای گروه، می‌گوید: «ساختارهای مسطحی که تولید می‌کنیم به صورت تصادفی آرایش‌ خود را تغییر نمی‌دهند، درواقع تغییر شکل‌شان دقیقا طبق آنچه که طراحی شده‌، صورت می‌گیرد». این ساختارها همچنین قادر به تحمل وزن هستند.

این تیم تحقیقاتی از اولین نفراتی در دنیا هستند که موفق به ساخت این اشیای چهاربعدی با توانایی حمل بار شده‌اند.

این روش ساختاری به یک عنصر محرک بستگی دارد که توسط دانشمندان توسعه یافته باشد و متعد به دو حالت ممکن باشد: انقباض یا انبساط. محققان این عناصر را ترکیب کردند تا ساختار پیچیده‌تری بسازند. چراکه عناصر منحصر بفرد تنها می‌توانند یکی از این دو حالت خاص را داشته باشند، پژوهشگران قادر به پیش‌بینی شکل پایدار سه بعدی ساختار کلی هستند. این امر همچنین به ساختارها امکان تغییر شکل به چند فرم پایدار را می‌دهد.

محققان همچنین یک نرم‌افزار شبیه‌سازی را توسعه داده‌اند که به کمک آن می‌توانند دقیقا اشکال و نیرویی که باید به کار گرفته شود تا تغییر شکل ممکن شود را پیش بینی کنند. این نرم افزار در طراحی اشیا کمک بزرگی به دانشمندان می‌کند.

پژوهشگران ساختارهای خود را به کمک یک پرینتر سه بعدی مولتی مواد حرفه‌ای چاپ کردند که می‌تواند اجسام را با 40 مواد مختلف پرینت کند. اشیائی که تیم تحقیقاتی ساختند شامل دو ماده می‌شد: یک پلیمر سفت که بیشتر قسمت‌های ساختار را تشکیل می‌دهد و یک پلیمر منعطف که دربخش‌های متحرک استفاده شد. محققان همه قسمت‌ها را در یک مرحله چاپ کردند.

شی می‌گوید: «پرینت چهاربعدی مزایای زیادی دارد. چاپ شکل اولیه مسطح با قسمت‌های سخت و منعطف در یک مرحله بسیار کارآمد است. اگر این امکانات را نداشتیم، تولید یک شی سه بعدی یا سرهم کردن آن از اجزای جداگانه می‌توانست پیچیده‌تر و وقت‌گیرتر باشد».

به علاوه، ساختار مسطح در حمل و انتقالات منجر به صرفه‌جویی در فضا می‌شود و می‌توان به راحتی پس رسیدن به مقصد آن را سرهم کرد. مدتی است که از روش‌های مشابهی در هوا و فضا استفاده می‌شود برای مثال انتقال ساختارهای مورد نیاز فضانوردان به فضا در یک حالت متراکم برای صرفه‌جویی در فضا.

در نتیجه یکی از کاربردهای محتمل برای پرینت چهاربعدی صنعت هوا و فضا است. اما دانشمندان در نظر دارند از این روش در ساخت سیستم‌های تهویه هوا، سیستم‌های باز و بسته شدن سوپاپ‌ها و کاربردهای پزشکی بهره ببرند.

در حال حاضر، دانشمندان این ساختارها را به صورت دستی تغییر شکل می‌دهند اما آنها در حال توسعه یک درایو برای عناصرشان هستند که در آن ،ساختارها در واکنش به دما منبسط خواهند شد. به گفته محققان، ممکن است در آینده‌ای نه چندان دور بتوان این ساختارها با استفاده از لوله پنوماتیک (هوای فشرده) یا مواد متورم که بسته به رطوبت تغییر شکل می‌دهند، کنترل کرد.

مترجم: هانا حیدری