Příběh tohoto mechanismu se začal psát již v roce 1985. Tehdejší elektrotechnolog z Polaroidu a současný profesor na MIT William Freeman zareagoval na inzerát v časopise Scientific American, který nabízel finanční podporu pro inovativní prototypy.
Freeman navrhl trojstranný zip tvořený úzkými dřevěnými zuby spojenými pásem, který se pomocí jezdce dokázal vytvarovat do pevné trojúhelníkové trubky.
Přestože byl jeho návrh tehdy odmítnut, Freeman si myšlenku patentoval a prototyp uložil do šuplíku v garáži. O téměř 40 let později se k tomuto konceptu vrátili výzkumníci z MIT, aby s využitím moderních technologií vyřešili problém nastavitelné tuhosti materiálů.
Mohlo by vás zajímat
Přichází čtvrtá dimenze. Díky revolučnímu 4D tisku mohou předměty měnit tvar, objem i strukturu
Novinky
K oživení stačil software a 3D tisk na míru
Tým vedený postdoktorandem Jiaji Li vytvořil program, který uživatelům umožňuje přizpůsobit si Y-zip přesně podle potřeb. V softwaru lze nastavit délku jednotlivých ramen, úhly ohybu i zvolit ze čtyř základních tvarových režimů po zapnutí: rovný, ohnutý do oblouku, navinutý do pružiny nebo zkroucený.
Vytvořený model se následně vytiskne na 3D tiskárně z plastových materiálů. Rozepnutý zip připomíná chobotnici se třemi chapadly, zatímco po zapnutí se okamžitě promění v kompaktní a pevnou strukturu.
Využití této technologie přináší výraznou úsporu času a vyšší komfort při reálném použití. Při testování na kempingovém vybavení dokázal Y-zip zkrátit dobu stavění stanu z původních šesti minut na pouhou minutu a dvacet sekund.
Stačilo ramena připojit ke konstrukci a zapnutím vytvořit stabilní nosnou kostru. Další uplatnění nachází v lékařství, například u dlah na zápěstí. Pacient může zip během dne povolit pro větší pohodlí a na noc jej opět zapnout pro zajištění pevné fixace a prevence zranění.
Patent najde využití i v robotice či umění
Připojením motoru k jezdci lze celý proces zapínání zcela automatizovat. Výzkumníci tento postup demonstrovali na čtyřnohém robotu, který dokáže měnit délku svých končetin.
Stažením nebo rozepnutím zipů na nohách mění robot svou výšku, což mu v budoucnu pomůže při překonávání náročného terénu v kaňonech či lese.
Stejný mechanizmus byl využit také v oblasti umění, kde statický motor poháněl model dynamické květiny, která se díky zapínání Y-zipu plynule otevírala a rozkvétala.
Zdroj: MIT
Mimořádná odolnost ověřená v laboratoři
Aby vědci ověřili životnost mechanismu, podrobili vytištěné zipy důkladnému zátěžovému testování. Porovnávaly se vlastnosti běžných tiskových plastů – kyseliny polylaktové (PLA) a termoplastického polyuretanu (TPU). Výsledky ukázaly, že PLA zvládne vyšší zatížení, zatímco TPU nabízí větší ohebnost.
Testovací stroj s mechanickým pohonem následně prováděl opakované zapínání a rozepínání. Y-zip vydržel v provozu přibližně 18 000 cyklů, než došlo k jeho poškození. Za vysokou odolností stojí elastická struktura, která dokáže efektivně rozložit mechanické napětí.
Mohlo by vás zajímat
Budoucnost z kovu i cesta do vesmíru
Do budoucna plánuje výzkumný tým použití ještě pevnějších materiálů, jako je kov, a výrobu rozměrnějších zipů pro větší konstrukce.
Využití se nabízí při živelních pohromách pro bleskové stavění nouzových přístřešků a lékařských stanů. Technologie má potenciál i ve vesmírném výzkumu, kde by chapadla Y-zipu upevněná na vesmírné lodi mohla sloužit k zachycování vzorků hornin.
Zdroj: MIT
33 foto
