Исследователи MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory представили Y-zipper — трехсторонний 3D-печатный механизм, который соединяет гибкие полосы в жесткую треугольную трубу. В открытом состоянии система остается податливой и похожа на свободный пучок лент или «щупалец», а при движении бегунка вверх постепенно стягивается и превращается в несущую форму. По мере замыкания она может становиться стержнем, изогнутой аркой, спиралью или закрученной колонной.
Проект опирается на забытый патент MIT 1985 года, который предложил профессор William Freeman. Тогда идея треугольной молнии, способной менять состояние гибких объектов и делать их жесткими, не могла быть полностью реализована из-за ограничений технологии изготовления. Спустя почти сорок лет исследователи вернулись к этому принципу благодаря вычислительному проектированию и настольной 3D-печати, которые позволили превратить концепцию в рабочую, полностью печатаемую систему.
Для Y-zipper команда разработала цифровой инструмент, с помощью которого можно задавать индивидуальную геометрию молнии через набор базовых движений: прямое, изгиб, спираль и винтовое скручивание. Пользователь может менять кривизну, угол, масштаб и направление, а программа затем автоматически формирует зубья, соединения и раскладку для печати. Вся система изготавливается как плоские полосы на стандартных 3D-печатных материалах, включая PLA и TPU. 
После печати механизм складывается в нужную форму за счет одного ползунка. Исследователи показывают это на нескольких прототипах: один, в развернутом виде напоминающий кальмара, при застегивании превращается в жесткий стержень; другой поднимается вверх, как лиана, постепенно усиливаясь по мере роста и в полном раскрытии приобретая форму, похожую на цветок. Таким образом, одна и та же конструкция может работать как мягкий элемент или как жесткая несущая деталь.
Среди возможных применений команда называет носимый ортез для запястья при реабилитации Triangular Fibrocartilage Complex (TFCC). В повседневном режиме он остается мягким и гибким, не ограничивая движения, а в моменты, когда требуется поддержка, застегивается и формирует жесткую защитную рамку вокруг запястья. Исследователи также встроили Y-zipper в адаптивного четырехногого робота, у которого ноги могут быстро удлиняться или сокращаться в зависимости от условий поверхности.
В архитектурном масштабе система была использована вместо привычных стоек палатки: 1,5-метровые zipper-структуры остаются гибкими при транспортировке и становятся жесткими во время сборки. По данным команды, такую палатку может установить один человек примерно за одну минуту и двадцать секунд, а после разборки жесткие элементы снова складываются в легкие полосы и компактно сворачиваются для хранения. Авторы подчеркивают, что это заметно сокращает время монтажа по сравнению с традиционными палочными системами.
В отличие от более ранних способов придания жесткости, которые полагаются на давление воздуха, сложную механику или ручную сборку, Y-zipper работает за счет непрерывного механического зацепления. Для проверки долговечности исследователи многократно открывали и закрывали механизм более 18 000 раз до наступления структурного отказа. Команда считает, что будущие версии из более прочных материалов могут масштабироваться до более крупных разворачиваемых систем, аварийных укрытий и даже инструментов для космических миссий, которые должны раскрываться и фиксироваться в экстремальных условиях.
Авторами исследования указаны Jiaji Li, Xiang Chang, Mingming Li, Dingning Cao, Maxine Perroni-Scharf, Jeremy Mrzyglocki, Takumi Yamamoto, William Freeman и Stefanie Mueller. Проект опубликован под названием Y-zipper: 3D Printing Flexible–Rigid Transition Mechanism for Rapid and Reversible Assembly.
Источник: Designboom
