Brava i klešta su među predmetima sa mehanizmima koji se mogu stvoriti bez vijaka, šrafova ili drugih elemenata za pričvršćivanje kako tvrde istraživači koji rade sa novom tehnologijom pod nazivom metamaterijali.
Tim sa Human Computer Interaction Lab u okviru Hasso Plattner instituta projektovao je objekte koji su fleksibilni i pomeraju se uprkos tome što su 3D štampani iz jednog dela.
Slika 1. Brava od metamaterijala (preuzeto sa www.dezeen.com)
Da bi se ovo ostvarilo moraju se koristiti metamaterijali - vrsta modifikovanih materijala definisanih po svojoj unutrašnjoj strukturi, a ne onome od čega su napravljeni. Metamaterijali imaju svojstva da se ne mogu naći u prirodi, slično „nevidljivom plaštu“ u stvarnom životu.
Oglas
Stvoreni objekti se mogu kontrolisati usmeravanjem kretanja, što znači da mogu obavljati skup mehaničkih funkcija. Npr. mogu obavljati operacije stezanje nečega ili blokiranje vrata.
Slika 2. Klešta od metamaterijala (preuzeto sa www.dezeen.com)
Istraživanja sa Hasso Plattner instituta otvaraju nove mogućnosti za 3D štampanje, smanjujući potrebu za štampanjem pojedinačnih delova. Tačnije, cilj je da se izbegne štampanje nezgodnih delova.
„Krajnja vizija je da se projektuje unutrašnjost predmeta", rekao je istraživač sa Hasso Plattner instituta Patrick Baudisch za Dezeen. „Ovo možemo iskoristiti kako bismo predmetu dali neočekivanu funkcionalnost."
Slika 3. Klešta od metamaterijala (preuzeto sa www.dezeen.com)
Mehanizmi od metamaterijala su sačinjeni od mreže silikonskih ćelija različitih obrazaca koje stvaraju različite nivoe krutosti. Fleksibilnije ćelije se mogu deformisati uzrokujući da se kruti delovi sa kojima se dodiruju pokreću sa njima.
Ovo se može objasniti na primeru brave - okretanjem ručice na kvaki stvara se rotirajući pokret koji uzrokuje da susedne ćelije skliznu.
Slika 4. Predmeti od metamaterijala (preuzeto sa www.dezeen.com)
Klizanje čini da se jezičak pomeri ka unutra oslobađajući ga iz okvira vrata.
„Svaka ćelija može da bude različito projektovana što daje veliku slobodu za stvaranje predmeta", rekao je istraživački tim u svom radu.
Slika 5. Predmeti od metamaterijala (preuzeto sa www.dezeen.com)
Metamaterijali su obično napravljeni od mreža ćelija, kao što se vidi na slici iznad gde je kvaka na vratima Hasso Plattner tima. Prethodno obavljeni eksperimenti su doneli predmete koji pokazuju neobično ponašanje kao odgovor na snagu. Međutim, ovaj projekat je doprineo napretku u korišćenju tehnologije za formiranje mehanizama.
Tim je stvorio svoje mehanizme od metamaterijala pomoću posebno prilagođenog 3D softvera. Prvo se definišu i postavljaju kruti delovi brave a zatim dodaju fleksibilne klizajuće ćelije oko nje.
Slika 6. Posebno prilagođeni 3D softver (preuzeto sa www.dezeen.com)
Softver radi analize konačnih elemenata kako bi se predvidelo kako će mehanizam reagovati kada se primeni sila na određeno područje, kao što je pritisak na kvaku.
Mehanizmi su 3D štampani iz jednog dela od fleksibilne silikonske, ABS ili PLA plastike. Zbog toga što su napravljeni iz jednog dela, oni ne zahtevaju sklapanje, niti im je potrebno podmazivanje da bi se pokretali. Shodno tome tim ističe da se time smanjuje ili eliminiše potreba za održavanjem.
Mehanizmi od metamaterijala teoretski mogu biti napravljeni od bilo kojeg materijala koji je elastičan i sposoban da izdrži veliki pritisak i snagu bez pucanja. Istraživači ističu da je čelična opruga idealan kandidat, iako ga nije moguće proizvoditi koristeći današnje 3D štampače.
Dok 3D štampači još nisu postai uobičajeni u domaćinstvima, nova tehnologija dokazuje da su plodno tlo za istraživače. Na Massachusetts Institute of Technology istraživači su razvili metodu za 3D štampanje veštačke kose, dok na Bartlett School of Architecture studenti imaju 3D štampani beton od koga mogu da stvaraju nameštaj. Pored ovoga štampaju se kuće, bicikli, kolica za invalide, cipele i sl.
