روش نوین تبدیل ورقه‌های مسطح به شکل‌های سه بعدی مانند کفش

ابزار جدید پژوهشگران می‌تواند ورقه‌های مسطح از جنس پلاستیک یا فلز را به یک شکل پیچیده سه بعدی مانند نقاب، مجسمه و یا یک کفش پاشنه بلند تبدیل کند.

بنابر گفته‌های پژوهشگران، ابزار نوین محاسباتی طراحی این امکان را بوجود می‌آورد تا از برخی مواد مشخص که توانایی گسترش یکنواخت در دو بعد را دارند یک کیفیت غیر معمول به طور کامل و خلاقانه استخراج کنند.

ابزار جدید ورقه‌های مسطح را به شکل‌های سه بعدی مانند کفش تبدیل می‌کند

پژوهشگران از ابزار طراحی جدید برای ایجاد این کفش استفاده کردند. کف و پاشنه کفش چاپ سه بعدی است و قسمت بالایی آن از مواد auxetic ساخته شده

کینان کرن استادیار علم رایانه و رباتیک در دانشگاه کارنگی ملون می‌گوید: «ما یک قطعه مسطح را برمی‌داریم و به آن خمیدگی و تمایل برای تبدیل به یک شکل سه بعدی مشخص می‌دهیم.»

در این مورد پژوهشگران برش‌های شش ضلعی انعطاف‌پذیری را ایجاد می‌کنند اما ورقه‌های پلاستیک و فلز به طور معمول توانایی گسترش یکنواخت را ندارند. ابزار جدید طراحی می‌تواند با استفاده از مواد ترکیبی که با عنوان مواد auxetic شناخته می‌شوند این کیفیت ممتاز را به اشتراک بگذارد.

مارک پائولی، استاد علوم رایانه و ارتباطات مؤسسه فناوری فدرال سوئیس (EPFL) در لوزان می‌گوید: «توانایی طراحی اشیاء پیچیده از مواد auxetic می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای در بیومکانیک، کالاهای مصرفی، و معماری داشته باشد».

در حال حاضر از تکنیک‌های تاشو سبک اریگامی برای تولید دستگاه‌هایی مانند استنت قلبی (که باید در عروق تنگ یک بیمار قلبی حرکت کند، سپس گسترش یابد و عروق را باز نگه دارد) و آرایه‌های خورشیدی (که پس از قرار گرفتن در فضای آزاد باز می‌شوند) استفاده می‌شود. از مواد auxetic نیز می‌توان برای کاربرد‌های مشابهی استفاده و از قابلیت‌های آن بهره‌برداری کرد.

برای مثال می‌توان از ورقه‌های تاشو به آسانی برای تشکیل سطوح تک منحنی مانند سیلندر استفاده کرد اما از مواد auxetic می‌توان برای تشکیل سطوح دو منحنی مانند کره هم بهره برد.

کرن می‌گوید: «هنرمندان و طراحان با این مواد کار کردند اما در نهایت آنها تنها چیزهای محدودی که با دست شکل می‌گیرند را درست کردند. ما می‌خواستیم ببینیم اگر محاسبات را درگیر کنیم چه چیزهایی می‌توان ساخت».

آنها با مینا کوناکوویچ، یک دانشجوی دکترا در EPFL کار کردند تا از هندسه همدیس برای ترسیم روی سطوح مواد auxetic استفاده کنند. تنها زمانی که ورقه‌های auxetic به صورت یکنواخت در دو بعد گسترش یابند می‌توان از هندسه همدیس برای رسم اشکالی که به طور یکنواخت جمع می‌شوند و گسترش می‌یابند استفاده کرد.

ورقه‌های فلز و پلاستیک با برش‌هایی از auxetic که به آنها افزوده می‌شود اصلاح می‌شوند و مواد مناسب برای ایجاد این طرحهای پیچیده به وجود می‌آید. در این مطالعه، مجموعه‌ای از تکه‌های شش ضلعی برای ایجاد عناصر مثلثی که قادر به چرخش نسبت به همسایگان خود هستند برش داده شد. این به آنها اجازه می دهد تا به طور یکنواخت گسترش یابند.

ابزار محاسباتی بر اساس یک مدل دیجیتال سه بعدی می‌تواند الگوی تکه‌های لازم را مطابق با شکل مورد نظر تعیین کنند. این الگو برای شروع فرآیند ساخت به یک برشگر لیزری منتقل می‌شود. پژوهشگران از این فرآیند برای ایجاد یک کفش پاشنه بلند، مجسمه، آباژور و ماسک صورت بهره بردند.

در حال حاضر تعیین مقدار دقیق خمیدگی ورقه‌های برش لیزری برای دستیابی به شکل سه بعدی کمی مشکل است. برای نمونه برای شکل‌گیری یک ماسک ورقه‌های سوراخ شده روی قالب چهره قرار می‌گیرند و فشرده می‌شوند تا شکل بگیرند. در نهایت از موادی استفاده می‌شود که به طور خودکار در این موقعیت فشرده شوند.

پژوهشگران راهکار خود را ۲۷ ژوئیه در کنفرانس بین المللی گرافیک رایانه‌ای و تکنیک‌های تعاملی (SIGGRAPH) در آناهایم، کالیفرنیا ارائه خواهند داد.

منبع: Futurity

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *