Stroj na „pevné pletenie“ vytvára 100 % rekonfigurovateľné objekty

Ide o desaťročnú prácu Yuichiho Hiroseho, ktorý prvýkrát vymyslel túto jedinečnú techniku, keď bol študentom na univerzite Keio v Tokiu. Tam, keď pracoval na metódach digitálnej výroby v laboratóriu Hiroya Tanaka, dostal nápad začleniť pletenie - áno, ihlice a bavlnu - do nového druhu výroby.

„Mojím snom je mať tieto pevné pletacie stroje všade na svete,“ povedal Hirose, ktorý teraz spolu so svojím výskumným tímom pod vedením Jamesa McCannowa z Univerzity Carnegie Mellon pracuje na jeho realizácii.

Prototyp ich stroja na pevné pletenie debutoval na nedávnej výročnej konferencii SIGGRAPH prezentujúcej počítačovú grafiku a interaktívne techniky, kde získal čestné uznanie v kategórii najlepší príspevok.

Čo to vlastne je? Ako sa v tomto videu vysvetľuje, pletenie na pevnom základe nie je vzdialené od 3D tlače, pretože objekty sa vytvárajú po vrstvách s materiálom privádzaným cez automatizovaný, naprogramovaný stroj. Ten má sériu háčikových ihlíc so západkami, ktoré možno inštruovať tak, aby sa zapojili do manipulácie s priadzou, ako sa rady pletenia vytvárajú horizontálne aj vertikálne.

„Pevné pletenie je nová technika na výrobu hustých, pevných objektov prostredníctvom pletenia,“ napísal Hirose v príspevku na blogu pre SIGGRAPH. „Buduje objekty vrstvu po vrstve podobne ako 3D tlač, ale tieto vrstvy sú navzájom spojené topologicky prepletenou štruktúrou pletenia. Takže sa dá ľahko rozpliesť a znovu upliesť, na rozdiel od iných metód 3D tlače, ktoré vyžadujú, aby sa hotové objekty prácne roztavili a znovu vytlačili do vlákna, aby sa mohli recyklovať.“

„Na automatizáciu pevného pletenia sme zostrojili funkčný prototyp, stroj na pevné pletenie a návrhový nástroj, ktorý pomáha programovať tento stroj,“ pokračoval Hirose. „V nástroji používatelia navrhujú objekty spájaním rôznych typov blokov, čo nazývame ako „rozšírené objemy stehov“. Tie sú spojené s fragmentmi kódu, ktoré predstavujú operácie stroja, opísané v jazyku, ktorý sme tiež vyvinuli, „solid knitout“. Nástroj spája fragmenty kódu z každého bloku do programu na spustenie stroja.“

Hirose verí, že v tejto technike je budúcnosť pre pevné výplety stolov, stoličiek a ďalších predmetov, a keďže návrhy sa dajú v podstate rozobrať a strojom znovu spracovať na niečo úplne iné, je tu veľký priestor pre kreativitu a prispôsobivosť.

„Môže byť ťažké pochopiť tento koncept,“ povedal McCann, vedúci textilného laboratória na Univerzite Carnegie Mellon. „Je to však veľmi zaujímavý nápad, ktorý je veľmi sľubný.“

Súčasný prototyp, ktorý je vyvrcholením niekoľkoročnej práce, demonštruje svoje schopnosti pomocou hrubej elastickej šnúry, a hoci je podľa McCanna „prekvapivo pevná“, priznáva, že nevyzerá, že by z nej bol napríklad mimoriadne pohodlný otoman.

Hiroseho cieľom je pevné pletenie tenkých nití a vlákien, ktoré by boli spletené tak tesne vedľa seba, že by vyzerali skôr ako tvrdé materiály.

„Vďaka tomu, že vlákno je tenšie, keď sa zvýši rozlíšenie, malo by byť možné použiť ho na súčiastky a komponenty,“ povedal pre japonskú stránku InnoUvators. „Napríklad väčšina tričiek na celom svete je pletená jemnou niťou bez pocitu, že je pletená. Rovnako som chcel vytvoriť pletený predmet, ktorý by vyzeral pevne, ako plast, ale v budúcnosti by sa dal rozpliesť, aktualizovať a zmeniť do inej podoby.“

Prototyp zatiaľ dokáže pliesť len trojuholníkové alebo obdĺžnikové pevné tvary, ale cieľom je vytvoriť stroj, ktorý sa dá naprogramovať na pletenie zložitých, kompletných predmetov, ako je napríklad stolička.

„Dúfame, že ostatní ľudia tam vonku zostavia svoje vlastné stroje na pevné pletenie a prídu s nápadmi, ktoré sme ešte nepreskúmali,“ dodal McCann.

Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne ACM Transactions on Graphics.