Zelfvouwende constructies uit 3D-printer

27 november 2017, 00:00
Zelfvouwende elementen (aangegeven als witte rechthoeken) verbinden de semipassieve panelen van origami-structuren. a: Een platte constructie van 6 panelen wordt tot een kubus gevouwen. b: Op dezelfde manier onstaat een dodecahedron. c: Het Miura-ori vouwpatroon bestaat uit twee verschillende zelfvouwende elementen (Figuur: Royal Society of Chemistry/Materials Horizons/Creative Commons).
Zelfvouwende elementen (aangegeven als witte rechthoeken) verbinden de semipassieve panelen van origami-structuren. a: Een platte constructie van 6 panelen wordt tot een kubus gevouwen. b: Op dezelfde manier onstaat een dodecahedron. c: Het Miura-ori vouwpatroon bestaat uit twee verschillende zelfvouwende elementen (Figuur: Royal Society of Chemistry/Materials Horizons/Creative Commons).

Onderzoekers van de TU Delft hebben met behulp van origami en 3D-printing platte structuren gemaakt die zichzelf tot driedimensionale constructies kunnen ontvouwen (in onderstaande video aan het voorbeeld van een tulp gedemonstreerd). De constructies bouwen zichzelf in een vooraf bepaalde volgorde op — sommige delen trekken daartoe eerder samen dan andere. Tot voor kort waren hiervoor speciale (kostbare) printers en even speciale materialen nodig; de onderzoekers onder leiding van professor Amir Zadpoor hebben echter een nieuwe techniek ontwikkeld waarvoor een normale 3D-printer in combinatie met goedkoop printmateriaal volstaat.

Origami

Professor Zadpoor heeft zich inmiddels tot een soort origamimeester ontwikkeld. Zijn team combineert de traditionele Japanse vouwkunst met moderne 3D-printtechnologie om constructies te maken die zichzelf kunnen oprollen, draaien, plooien en vouwen tot allerlei 3D-objecten.
Bij shape-shifting, zoals deze techniek ook wordt genoemd, komt doorgaans veel handwerk kijken. Het team van de TU Delft gebruikt echter een populaire Ultimaker-printer plus PLA-printmateriaal. Bovendien is het hele proces geautomatiseerd.

Vertraging programmeren

Omdat voor het vouwen van complexe structuren moeten sommige delen eerder worden gevouwen dan andere. Daarom worden vertragingen in het materiaal geprogrammeerd (sequential shape-shifting). Dit wordt gedaan door het materiaal tijdens het printen op bepaalde plaatsen uit te rekken. Het zo geprogrammeerde ‘geheugen’ wordt bij verwarming geactiveerd.

Implantaten

Deze combinatie van origami en 3D-printen is een belangrijke stap in de ontwikkeling van betere botimplantaten. In theorie is het met deze techniek mogelijk prothesen te maken die van binnen poreus zijn, zodat zich daar stamcellen van de patient kunnen hechten. Zo wordt het implantaat sterker en duurzamer. Meer informatie is hier te vinden.
 

Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items