Трехстороннюю застежку-молнию напечатали спустя 40 лет после ее изобретения

В 1985 году Фонд инновационного дизайна разместил в журнале Scientific American объявление, в котором предложил до 10 000 долларов на разработку оригинальных прототипов для одежды, декора и текстиля. Уильям Фримен, тогда инженер-электрик в Polaroid, а ныне профессор Массачусетского технологического института (MIT), откликнулся и предложил необычную идею — трехстороннюю молнию. Она должна была не просто застегивать штаны, а работать как переключатель, позволяющий стульям, палаткам и сумкам легко переходить из мягкого состояния в жесткое (и обратно), что упростило бы их упаковку и сборку.

Застежка Фримена напоминала обычную молнию, но с треугольным сечением. Бегунок соединял три зубчатые ленты в Y-образный стержень. Заявку отклонили, но изобретатель запатентовал концепт, а прототип с деревянными зубцами убрал в гараж — до лучших времен.

Спустя почти 40 лет они наступили. Лаборатория информатики и искусственного интеллекта MIT возродила проект, чтобы создавать предметы с «управляемой жесткостью». В апреле результаты изысканий были представлены на конференции ACM CHI по человеко-компьютерному взаимодействию.

Не просто застежка

Предыдущие попытки регулировать жесткость было трудно обратимы или же требовали ручной сборки. Поэтому в MIT разработали автоматизированный инструмент проектирования и универсальный фиксатор под названием «Y-молния» (Y-zipper). Программа помогает пользователям настраивать трехсторонние молнии, которые затем печатаются на 3D-принтере из пластика. Ими можно оснащать туристическое снаряжение, медицинское оборудование, роботов, арт-объекты и многое другое.

В программе можно настраивать внешний вид застежек: менять длину каждой полоски, а также направление и угол, под которым они будут изгибаться. Кроме того, можно выбрать один из четырех типов движения, чтобы задать форму застегнутой молнии: прямая, изогнутая дугой, спиральная, как пружина, или винтовая.

Возможные применения

Расстегнутая Y-молния похожа на кальмара с тремя раскинутыми щупальцами, а если ее застегнуть, получается компактная конструкция вроде стержня. Очень удобно, к примеру, в походе — палатка с такими застежками устанавливается за минуту.

В медицине трехсторонняя молния обещает поистине революционный прорыв. Представьте себе гипс, который можно ослаблять днем, а на ночь застегивать, предотвращая дальнейшие травмы.

Y-молнию можно механизировать, прикрепив моторчик к бегунку — и тогда получится инновационное решение для робототехники. Это полезно, например, при сборке адаптивного четвероногого робота, который может менять длину своих ног, вытягиваясь вверх при застегивании и укорачиваясь при расстегивании, когда нужно опуститься ниже к земле.

Все эти варианты авторы воплотили в жизнь в виде экспериментальных образцов, а вишенкой на торте стала динамическая художественная инсталляция (и технарям не чуждо чувство прекрасного) — длинный вьющийся цветок, который «распускается» благодаря статическому двигателю, застегивающему конструкцию.

Надежность трехсторонней молнии проверили в серии испытаний. Во-первых, сравнили два распространенных пластика для 3D-печати. Зипперы из полимолочной кислоты оказались прочнее, из термопластичного полиуретана — более гибкими.

В другом эксперименте с помощью привода непрерывно застегивали и расстегивали Y-молнию, пока она не вышла из строя — выдержала около 18 000 циклов. Секрет долговечности Y-молнии, согласно 3D-симуляциям, — в ее упругой конструкции, которая равномерно распределяет напряжение от тяжелых нагрузок.

Что дальше

В перспективе исследователи хотят попробовать изготовить Y-молнию из более твердых материалов, например металла, а также изучить другие сценарии использования. Например, на основе такой застежки можно сделать манипулятор для сбора образцов на других планетах.