Исследователи научили 3D-принтер вязать

Мебель будущего будет состоять всего лишь из двух длинных нитей пряжи. Прототип станка, разработанный в Университете Карнеги — Меллона, меняет подход к традиционному текстильному производству. Теперь твердые объекты можно в буквальном смысле связать.

Новый станок напоминает 3D-принтер со спицами и может ткать в 3 измерениях, создавая сложную многослойную конструкцию, которая может принять любую форму — от тапочек до пуфика. А если разработчики смогут усовершенствовать концепцию, машина может заложить основу для новой формы децентрализованного производства мебели.

Фото в тексте: Carnegie Mellon University

Машина предназначена для выполнения того, что ее создатель Юичи Хиросе называет «твердым вязанием». Хиросе, аспирант факультета робототехники Школы компьютерных наук при Университете Карнеги — Меллона, объясняет, как работает устройство.

В отличие от традиционного вязания, где из петель формируется плоское полотно, во время «твердого»  вязаные слои сшиваются друг с другом, формируя плотный узел, который может принимать самые разнообразные формы.

Создание 3D-машины для вязания

Эта идея впервые пришла Хиросе более 10 лет назад, когда он получал степень магистра по цифровому производству в японском Университете Кэйо. Он изучал концепцию обратимого производства, сходную с новой технологией микророботов, которые могут соединяться друг с другом как детали Lego, а потом разделяться. «Я подумал, что вязание тоже может быть обратимым, ведь изделие можно распустить, а затем связать из пряжи что-то новое», — говорит он.

Читайте по теме:

10 вдохновляющих бизнес-идей для 3D-печати в 2024 году

На 95% дешевле: в чем эффективность 3D-печати для современного бизнеса

Он закончил учебу, устроился на работу, но не мог избавиться от это идеи. Поэтому в 2018 году он подал заявку на гранты, уволился и начал создавать прототип машины для автоматизации «твердого вязания». Он пришел в Университет Карнеги — Меллона в 2022 году, а сейчас работает над докторской диссертацией в Институте робототехники при университете.

Хиросе рассматривает машину как первый шаг к построению инструмента обратимого производства, который сможет автоматически создавать и пересоздавать вещи наподобие мебели.

«Моя мечта — распространить машины твердого вязания по всему миру, чтобы в дальнейшем можно было только посылать параметры мебели, — говорит он. — Так что если я вернусь в Японию, мне не придется везти все из Питтсбурга. Я просто отправляю данные, распускаю чью-то мебель в Японии, а затем заново вяжу из нее мою собственную».

Трудности и планы

Чтобы воплотить концепт в реальность, Хиросе работает под руководством Джеймса Макканна, доцента Института робототехники и руководителя лаборатории текстиля при Университете Карнеги — Меллона. По мнению Макканна, идея Хиросе представляет собой сложный, но реализуемый вариант коммерческих вязальных машин, которые существуют уже более века.

«Мы всё еще создаем те же ткани, которые производили 100 и 200 лет назад, — говорит он. — А машины — те же машины, что использовались на заре индустриализации, если не считать некоторых небольших изменений».

В прототип машины «твердого вязания» Хиросе добавляет новый функционал — «держатель», то есть каркас, который может расположить слой вязаного материала так, чтобы в него вплетался новый слой. «Это главная проблема, которую нам нужно решить в этом исследовании», — говорит Хиросе.

В краткосрочной перспективе технология позволит создавать мебель. «Я думаю, мы сможем выполнить эту задачу в ближайшие несколько лет. Это должно заполнить производственную нишу, которой до сих пор не существовало, — считает Макканн. — У нас нет больших 3D-принтеров, которые бы могли хорошо печатать мягкие вещи. Нет машин по производству объемных текстильных изделий. Так что мебель кажется хорошим направлением для следующего шага».

Читайте по теме:

Мифы о производственной 3D-печати: дорого, ненадёжно, медленно

Создать то, что никто не создавал. Как проходят чемпионаты по 3D-печати

Ранние эксперименты показали многообещающие результаты. Хиросе уже создал кубический пуфик и пару плетеных туфель, но говорит, что возможны и другие формы.

Для выпуска трехмерного продукта машина должна быть довольно большой. Прототип, разработанный Хиросе, размером примерно с сушилку для белья. Он состоит из двух довольно угрожающих шестерен, оснащенных зубцами и крючками. И Хиросе, и Макканн считают, что можно будет создать более компактные версии, изготовленные из углеродного волокна и металлических сплавов.

Фото в тексте: Carnegie Mellon University

Ни крупный размер машины, ни относительно грубое исполнение продукта не помешали доказать жизнеспособность концепции, и на данный момент Хиросе работает над следующим поколением.

Часть задачи — сделать так, чтобы машина могла работать с наименьшим количеством нитей пряжи — в идеале, всего с двумя. Так было бы проще распускать продукт и использовать пряжу, чтобы производить новый. К счастью, исследователям приходится фокусироваться только над вязанием.

«Распускать вязание очень просто. Достаточно просто потянуть, — говорит Макканн. — Если нам удастся уменьшить число нитей в изделии, нам не понадобится машина для того, чтобы его распустить. С этим мог бы справиться и игривый кот».

Источник.

Фото на обложке: Carnegie Mellon University