От медицинских шин до жилья на Марсе: новый материал позволяет делать 3D-объекты из плоских форм

Михаил Года

Основные тезисы

Ученые из MIT разработали материал, что может трансформировать плоские формы в 3D-объекты благодаря киригами.
Изобретение может привести к изменениям в медицине, космонавтике и робототехнике, позволяя создавать компактные объекты, которые легко разворачиваются.

Одно движение нити придает плоской структуре любую форму / MIT

Ученые из MIT разработали материал, который способен менять форму благодаря японскому искусству киригами. Обычная плоская сетка превращается в любую трехмерную конструкцию, если просто потянуть за нить.

Изобретение обещает значительные изменения в сферах медицины, космонавтики и робототехники, позволяя создавать компактные объекты, легко разворачивающиеся в полноценные 3D-структуры, рассказывает 24 Канал со ссылкой на Gizmodo.

Какие технологии позволяют плоской сетке приобретать сложные объемные формы?

Представьте детскую книжку-панорамку, которая становится объемной, когда вы ее открываете. Этот материал работает похожим образом, но вместо перелистывания страницы вы тянете за шнурок, заставляя "бумажную" схему превратиться в настоящий стул или палатку.

Команда Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT (CSAIL) представила разработку в научном журнале ACM Transactions on Graphics.

Ученые создали алгоритм, который трансформирует заданную пользователем трехмерную модель в плоскую схему из четырехугольных элементов. Этот процесс имитирует технику киригами (что буквально означает "резка бумаги"), где специальные разрезы наделяют материал уникальными физическими свойствами.

В основе работы лежит ауксетический механизм: структура становится толще при растяжении и тоньше при сжатии. Программное обеспечение высчитывает оптимальный путь для нити, чтобы соединить точки подъема на поверхности с минимальным трением.

Ведущий автор исследования Акиб Заман отмечает, что главное преимущество подхода – в простоте активации. Достаточно лишь ввести дизайн, а алгоритм автоматически подготовит все необходимое для трансформации одним движением.

Как это работает сейчас?

На этапе тестирования исследователи проверили метод на практике, создав медицинские шины, корректоры осанки и конструкции, напоминающие иглу.

Наиболее впечатляющим результатом стал полноразмерный стул, собранный из фанерных коробок. Несмотря на сложную систему трансформации, он успешно выдержал вес человека.

Как работает новая технология – смотрите видео:

Хотя создание крупных архитектурных объектов еще требует решения сложных инженерных вопросов, ученые уже изучают возможности применения технологии как для масштабных сооружений, так и для микроскопических деталей.

Акиб Заман надеется, что этот инструмент поможет создавать самые разнообразные мобильные конструкции в будущем, как вот жилые комплексы или вспомогательные структуры на Марсе.