https://frosthead.com

Испишите, а затим загрејте за самонастављање свемирских станица

Нова техника штампања, склапања и размештања структура за самоградњу могла би једног дана олакшати хирургима постављање артеријских стента или астронаутима да инсталирају нова, лагана свемирска станишта.

Сличан садржај

  • Буцкминстер Фуллер био је добар у идејама, ужасан у дизајну аутомобила
  • Нови Зеланд послао је свемиру 3Д ракету са штампом

Дизајни се заснивају на архитектонском концепту названом "тенсегрити", изразом скованим од стране Буцкминстера Фуллера 1960-их (који је први патентирани облик патентирао 1962.). Напетост, или "димензионални интегритет", структуре се држе у облику помоћу крутих носача који су постављени на месту са међусобно повезаним високонапонским кабловима. Мост Курилпа у Брисбанеу у Аустралији и нови торањ радио антене изграђен на Сантиаго у чилеанском брду Метрополитан Парк два су типична примера структура тензије.

Иако су веома јаки, тешки су, јер су израђени металним носачима и кабловима. Георг Тецх инжењери Глауцио Паулино и Јерри Ки желели су да примене исте димензије на објекте који би се могли користити за више од мостова и антена, као што су свемирска станишта или срчани стентови.

Паулино и Ки су осмислили метод за стварање 3Д лаких, склопивих верзија ових дизајна за штампање, са цевима направљеним од пластичног материјала који се назива полимер за меморију облика повезан са штампаним еластичним тетивама.

Загријавањем цијеви, материјал носача постаје програмиран да "памти" отворену конфигурацију. Потом се може изравнати и пресавити, а након што се цео дизајн поново изложи топлоти, цео се пакет полако отвара у коначну, отворену конфигурацију - без укључених мотора.

Паулино и Ки су такође открили да се програмирањем различитих делова дизајна на различите температуре могу дизајнирати како би се спречили да се каблови заплету.

Будући да се цео дизајн може срушити на пакет који је у основи комплетно састављен, заузима много мање простора него класични тенсегрити дизајни.

"Ако упоредите дизајне тенсегрити-а са било којом другом врстом конструкције, они су изузетно лагани и веома јаки", каже Паулино. „Лепота овог система је што постоји додатни степен слободе који омогућава напетости да се деформише, мења облик, драматично мења облик и подржава било коју врсту утовара у било ком правцу.“

Паулино и Ки-ови лабораторијски модели величине су играчке за столно стољеће дјетета, ширине од четири до пет центиметара са стране, и изгледају баш као да су високо организирани снопови штапова који се држе на мјесту напетом риболовном линијом. Када се потпуно развију, носачи су чврсти и крути, док су еластични каблови мекши и флексибилнији. Дизајни, када су у потпуности састављени, имају неке предности - ако их притиснете, облик ће се деформисати. Али кад се пусте, они се враћају у форму.

Тим је користио купке с топлом водом како би демонстрирао како функционира поступак распакирања при високим температурама, али чак и алат попут топлотног пиштоља или сушила за косу. То само мора бити доследно - што у тренутној фази развоја може бити проблематично, каже Паулино. Контролирање вибрација такође је било изазов за друге типове дизајна.

Паулино и Ки су одлучили да користе једноставне дизајне за лакше лабораторијско тестирање, али Паулино каже да нема ограничења у ономе што би се могло урадити на предњем делу дизајна.

Њихова идеја је да се полимерне напете структуре могу смањити и учинити много сложенијим, као што су свемирске структуре или наниже, до величине нешто што би могло да се уклопи у људско тело. Замислите стент који би могао да се уметне у артерију, каже Паулино, који се само-активира једном на положају. Или ако би се свемирске конструкције израђивале од сличних меморијских полимера, оне би тежиле и много мање од сличне конструкције израђене од метала, омогућавајући јефтиније лансирање унапред састављених оквира који би се могли користити за лабораторију или стамбене просторе у простора.

То су у овом тренутку још увек само концепти, мада је додао да има интересовања медицинских колега и да је НАСА већ истраживала напетост као приступ будућим свемирским мисијама.

Роберт Скелтон, који је деценијама на тексашком универзитету А&М истраживао напетост за примене за океан и свемир, каже да рад Паулина и Ки-а има ефикасност у односу на друге типове дизајна тенсегрити.

"Лепа предност Паулиног и Ки-овог дела је мала количина енергије која је потребна да се учврсте [ограде]", написао је Скелтон е-маилом. Скелтон је додао да је сличан принцип на снази када извучете металну траку: пре напрезања је благо закривљена када се извуче, али равна док је намотана. Преднапрегнути структурни елементи били су важан приступ за изградњу свемира, као што је на Хуббле свемирском телескопу, чији су соларни низи распоређени са таквим преднапрегнутим металним тракама, које су круте једном када се потпуно отворе.

"Утицај [структуре тензије за памћење облика] биће подједнако широк, са великим бројем примена, на земљи и у свемиру", додао је Скелтон.

Дакле, следеће што Паулино каже да ће се он и Ки решити је да се њихов концепт повећа - и нагоре. А будући да је све што је потребно је 3-Д штампач и прави материјал, то се може учинити било где, када се техника усаврши.

„Требало је неко време да се достигне овај ниво, али сматрамо да имамо добро полазиште за наредне кораке, “ каже Паулино. „Веома смо узбуђени због тога. Сигурно не знамо све што још треба да се уради, али имамо уверење да имамо могућност да добро напредујемо на идеји. “

Испишите, а затим загрејте за самонастављање свемирских станица