محققان دانشگاه Carnegie Mellon توانسته اند با استفاده از یک پرینتر سه بعدی ارزان قیمت از نوع FDM، اجسام مسطحی را چاپ کنند که در صورت دریافت حرارت لازم، به اشکال مختلفی که از قبل برای آنها تعریف شده است در می‌آیند.
لینینگ یائو که استادیار مؤسسه‌ی پژوهشی روابط انسان و کامپیوتر یا به اختصار HCII و همچنین بنیان گذار آزمایشگاه Morphing Matter می‌باشد گفته است که مواد پلاستیکی خود شکل پذیر اولین قدم برای ساخت محصولاتی با بسته بندی بسیار جمع و جور می‌باشد. همچون وسایل خانگی که در بسته بندی‌های مسطح حمل می‌شوند و سپس به کمک تفنگ حرارتی به شکل پیش فرض خود بر می‌گردند. و یا پناه گاه‌های اضطراری که به صورت مسطح حمل شده و با حرارت خورشید به شکل یک پناهگاه در می‌آیند.
ساخت اجسام خود شکل پذیر سریع تر و ارزان تر از اشکال سه بعدی جامد است و این مواد به راحتی می‌توانند با استفاده از ساختارهایی مشابه در ساخت اجسام غیر حساس و یا ساخت نمونه‌های اولیه‌ی محصولات مختلف به کار گرفته شوند. با استفاده از این مواد می‌توان بدنه‌ی ضدآب قایق‌ها و یا هر جسم فایبر گلاس دیگری را به شیوه‌ای ارزان تولید کرد.
یائو متد مورد استفاده توسط گروه پژوهشی خود را، در CHI 2018 که کنفرانسی تحت عنوان عوامل انسانی در سیستم های کامپیوتری می‌باشد، معرفی کرد. او همچنین نام این متد را Thermorph گذاشته است.
محققان دیگری نیز بر روی مواد خود شکل پذیر کار کرده اند. اما معمولاً در تحقیقاتشان از موادی عجیب و غریب و یا روش‌هایی پیچیده استفاده کرده اند که به طور گسترده در دسترس همگان نیست. این در حالی است که یائو و تیم پژوهشی که سرپرستی می‌کند، موفق شدند با استفاده از ارزان ترین نوع پرینترهای سه بعدی یا همان FDM ها، ساختار‌های خود شکل پذیر بسازند. آنها در این فرآیند از تاب برداشتگی که مشکلی رایج در پرینت اجسام توسط پرینترهای سه بعدی است به عنوان یک مزیت استفاده کرده اند.
یائو اشاره می‌کند که آنها در پی آنند که این دستگاه را به صورت کیت‌های خود مونتاژ شونده برای بسیاری از کاربران فراهم کنند.
طرز کار پرینترهای سه بعدی FDM به این صورت است که به صورت لایه به لایه، رشته‌های پلاستیکی موسوم به فیلامنت را به صورت مذاب از قسمت نازل اکسترودر خارج می‌کند و سپس این مواد سرد شده و منجمد می‌شوند و در همین حال مواد ترموپلاستیکی مورد بحث منقبض شده و ممکن است لبه‌ها و سطوحی دارای خم شدگی ایجاد کند که چیز خوبی نیست. یائو در این باره می‌گوید: "با این که مردم از تاب برداشتن اجسام پرینت شده متنفرند اما ما این مشکل را به یک مزیت تبدیل کرده و از آن در متد خود استفاده کرده ایم."
یائو و تیمش برای پرینت این گونه اجسام خود شکل پذیر، فرآیند پرینت را با استفاده از تغییر سرعت استخراج مواد ترموپلاستیک از اکسترودر در جاهایی خاص از پرینت کنترل کرده واز ترکیب مواد ضد خمش به همراه موادی چسب‌ناک بهره می‌برند که با انقباض ترموپلاستیک مقابله می‌کند.
اجسام به شکل پرینت‌های سه بعدی پلاستیکی سفت و مسطح ساخته می‌شوند و پس از قرار دادن آنها در آب گرم شکل می‌گیرند. دمای آب، برای نرم کردن مواد ترموپلاستیکی باید کافی باشد ولی نباید به حدی گرم باشد که باعث ذوب شدن آن شود. از این‌جاست که پروسه‌ی خود شکل گیری شروع می‌شود.
در حالی که تیم تحقیقاتی مذکور از پرینتری سه بعدی با سخت افزار استاندارد استفاده کرده است، آنها نرم افزار آن دستگاه را با یک نرم افزار متن باز که خود تولید کرده اند، جایگزین کردند که به صورت خودکار سرعت پرینت و الگوهای لازم برای بدست آوردن زوایای خاص لبه‌ها را محاسبه می‌کند.
طبق گفته‌ی یکی از اشخاص حاضر دراین تیم، این نرم افزار بر اساس تئوری منحنی خمش نوشته شده است که حرکات لازم برای ایجاد نواحی خم شده را نشان می‌دهد. این نرم افزار توانایی آن را دارد که در عرض چند ثانیه و بدون دخالت انسان، هر طرح سه بعدی دلخواهی که فایل مش آن ایجاد شده است را به کد‌هایی تفسیر کند که جهت پرینت با مواد خود شکل پذیر لازم است. که به گفته‌ی یائو حتی تصور انجام آن به صورت دستی نیز دشوار است.
با این که نمونه‌های ساخته شده‌ی اخیر در مقیاس یک میز کار هستند، اما ساخت اشیاء خود شکل پذیر بزرگتر نیز به نظر ممکن می‌آید. همچنین یکی از کارآموزان این تیم تحقیقاتی افزود: " ما معتقدیم که با الگوریتم کلی و ترکیب مواد موجود می‌توانیم اشیاء خود شکل پذیر بزرگ و مستحکمی از قبیل صندلی ، قایق و حتی ماهواره‌ها را بسازیم."
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت