Трехзамковая молния была напечатана спустя 40 лет после ее изобретения.

В 1985 году Фонд инновационного дизайна разместил в журнале Scientific American объявление, предлагающее до 10 000 долларов на разработку оригинальных прототипов одежды, декора и текстиля. Уильям Фриман, тогда инженер-электрик в Polaroid, а теперь профессор Массачусетского технологического института (MIT), предложил необычную идею: трехзамковую молнию. Вместо того, чтобы просто застегивать брюки, он будет действовать как переключатель, который позволит стульям, палаткам и сумкам легко переключаться с мягкого состояния на твердое (и обратно), что облегчит их упаковку и сборку.

Застежка Фримена напоминала обычную молнию, но с треугольным сечением. Бегунок соединил три зубчатые ленты в Y-образный стержень. Заявка была отклонена, но изобретатель запатентовал концепцию, а прототип с деревянными зубьями поставил в гараж – до лучших времен.

Почти 40 лет спустя они прибыли. Лаборатория компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института возобновила проект по созданию объектов с «контролируемой жесткостью». В апреле результаты исследования были представлены на конференции ACM CHI по взаимодействию человека и компьютера.

Больше, чем просто застежка

Предыдущие попытки отрегулировать жесткость было трудно отменить или требовалась ручная сборка. Поэтому MIT разработал инструмент автоматизированного проектирования и универсальную застежку под названием Y-молния. Программа помогает пользователям настраивать трехсторонние молнии, которые затем печатаются на 3D-принтере из пластика. Они могут быть оснащены туристическим снаряжением, медицинским оборудованием, роботами, арт-объектами и многим другим.

"Обычная молния хороша для застегивания плоских предметов, таких как куртка. Но Фримен придумал нечто более динамичное. Благодаря современным технологиям производства ее механизм способен трансформировать более сложные вещи. Мы разработали процесс создания объектов, которые могут быстро переходить из гибкого состояния в жесткое, и их работоспособность в реальных условиях не вызывает сомнений", - говорит дизайнер Цзяджи Ли из Массачусетского технологического института, ведущий автор исследования.

В программе можно настроить внешний вид креплений: изменить длину каждой полоски, а также направление и угол, под которым они будут изгибаться. Кроме того, вы можете выбрать один из четырех типов движения, чтобы определить форму молнии: прямую, дугообразную, спиральную или спиральную.

Возможные применения

В расстегнутом состоянии Y-образная молния выглядит как кальмар с тремя раскинутыми щупальцами, а в закрытом состоянии она образует компактную стержнеобразную структуру. Это очень удобно, например, в походе – палатку с такими креплениями можно установить за минуту.

В медицине трехзамковая молния обещает поистине революционный прорыв. Представьте себе гипсовую повязку, которую можно ослабить днем ​​и застегнуть ночью, предотвращая дальнейшие травмы.

Y-молнию можно механизировать, прикрепив к бегунку моторчик – и тогда вы получите инновационное решение для робототехники. Это полезно, например, при сборке адаптивного четвероногого робота, который может менять длину ног, вытягиваясь вверх при пристегивании и укорачиваясь при отстегивании, когда ему нужно опуститься ниже на землю.

Все эти варианты авторы воплотили в жизнь в виде экспериментальных образцов, а вишенкой на торте стала динамичная арт-инсталляция (а технари не чужды чувству прекрасного) - длинный вьющийся цветок, который «распускается» благодаря статическому мотору, скрепляющему конструкцию.

Надежность трехсторонней молнии была проверена в серии испытаний. Сначала мы сравнили два распространенных пластика для 3D-печати. Молнии из полимолочной кислоты оказались более прочными, а молнии из термопластичного полиуретана — более гибкими.

В другом эксперименте Y-молнию непрерывно застегивали и расстегивали с помощью привода, пока он не вышел из строя — этого хватило примерно на 18 000 циклов. Секрет долговечности Y-молнии, согласно 3D-моделированию, заключается в ее эластичной конструкции, которая равномерно распределяет нагрузку при тяжелых нагрузках.

Что дальше

В будущем исследователи хотят попробовать сделать Y-образную молнию из более твердых материалов, таких как металл, а также изучить другие варианты использования. Например, на основе такой застежки можно сделать манипулятор для сбора образцов на других планетах.