کوی دانش - kooy

محققان فصل جدیدی را در حوزه چاپ سه بعدی گشودند

محققان فصل جدیدی را در حوزه چاپ سه بعدی گشودند
30 خرداد
10:15 1395
محققان با استفاده از روشی جدید، فاز جدیدی در طراحی چاپ سه بعدی را بنیان گذاشتند. دراین روش هزاران ساختار «مو مانند» طی فرآیندی سریع و کاملاً مقرون به صرفه چاپ می شوند. به جای استفاده از نرم افزار CAD برای ترسیم هزاران «مو» روی کامپیوتر، تیم محققان اقدام به ساخت یک نرم افزار جدید به نام 'Cilllia' نموده اند که کاربران را قادر می سازد تا دست به تعریف زاویه، ضخامت، شدت و ارتفاع هزاران مو آنهم ظرف چند دقیقه بزنند.

جیفِی او، دانشجوی دکتری در رشته هنر و علوم رسانه ای ام آی تی می گوید: "مشاهده ساختارهای مو مانندی که در طبیعت وجود دارند و کارکردهای مختلفشان بسیار الهام بخش است. ما درصدد آن هستیم تا  ببینیم چگونه می توان از پتانسیل چاپ سه بعدی استفاده کنیم و مواد کاربردی جدیدی خلق نماییم که خصوصیاتشان به راحتی قابل دستکاری و اصلاح می باشد." تصاویری که در ادامه ملاحظه می کنید نمونه ای از موی چاپ شده به روش سه بعدی می باشد. 
شاید امروزه اینگونه به نظر برسد که پرینترهای سه بعدی قادر به خلق هر چیزی از ماشین اسپورت در اندازه واقعی گرفته تا غذای خوردنی و حتی پوست انسان هستند. اما مواردی هم هستند که در برابر فناوری چاپ سه بعدی مقاومت کرده اند، به عنوان مثال مو، خز و سایر آرایه های متراکمی که از جنس الیاف بسیار نازک هستند و نیازمند زمان محاسباتی و قدرت بسیار بالایی برای طراحی و سپس پرینت کردنشان می باشیم. 



محققان با بهره گیری از تکنیکی جدید، آرایه هایی از ساختارهای مومانند را با رزولوشن 50 میکرونی طراحی کردند که عرض آن تقریباً شبیه عرض موی انسان است. با دستکاری ابعاد مختلف، اقدام به طراحی و سپس پرینت آرایه هایی بر روی سطحی انحنادار نمودند که از نظر ضخامت، از موی زبر تا خز نرم را شامل می شد (آنهم با استفاده از پرینتر سه بعدی) سپس مقاله ای با شرح جزئیات، نتایج بدست آمده را در کنفرانس CHI که از سوی انجمن ماشین آلات محاسباتی در ماه می برگزار شد ارائه دادند. 
آیا می توان از این فناوری برای پرینت کردن کلاه گیس و اکستنشن مو هم استفاده کرد؟ به گفته محققان که امکانش هست. اما هدف نهایی این نیست بلکه آنها می خواهند ببینند موی چاپ شده به روش سه بعدی بتواند عملیات های مفیدی همانند حس کردن، چسبندگی و به کار انداختن را انجام دهد. 
تیم محققان به منظور نشان دادن چسبندگی، آرایه هایی را چاپ کردند که همانند قسمت زیرین پارچه های چسبی (پد موی زیر ولکرو) عمل می کند، یعنی بسته به زاویه موهای زبر، این پدها می توانند با شدت مختلف به هم بچسبند. محققان برای پرداختن به مسئله حس کردن و لامسه، تصویر کوچک خرگوشی پشمالو را پرینت کردند که مجهز به لامپ های ال ای دی می باشد تا وقتی شخصی اقدام به ضربه زدن به خرگوش در مسیرهای خاصی می کند لامپ ها نیز روشن شوند.
در اینجا این سوال مطرح شد: «آیا موی چاپ شده به روش سه بعدی می تواند در به کار انداختن یا حرکت دادن اشیا کمک کند؟» برای پاسخ، تیم محققان میزی با قابلیت مرتب سازی بر اساس وزن را از پنل هایی از جنس موهای چاپ شده با زوایا و ارتفاعات مختلف ساختند. وقتی یک منبعِ لرزشِ کوچک این پنل ها را تکان می داد، موهای چاپ شده توانستند سکه هایی را که روی میز قرار داشت تکان بدهند و آنها را بر اساس وزن سکه ها و فرکانس ها لرزشی مرتب سازی  نمایند.
 جیفی او، دانشجوی دکتری می گوید که برای انجام کار تحقیقی خود از ساختارهای مو مانند موجود در طبیعت العام گرفته است، به عنوان مثال موی انسان که گرما را فراهم می کند و یا مثلا حرکتی که در مویچه به پاکسازی گرد و غبار درون ریه ها کمک می کند.
او می گوید: "مشاهده ساختارهای مزبور که در طبیعت رخ می دهند و کاربردهای متفاوتی که دارند بسیار الهام بخش می باشد. سعی داریم ببینیم چگونه می شود نهایت استفاده را از پتانسیل چاپ سه بعدی برد و مواد کاربردی جدید را خلق کرد که خصوصیاتشان به راحتی قابل دستکاری و کنترل باشد."
او نویسنده ارشد مقاله ای است که دانشجویان دکتری دیگری همانند گرشون دوبلون و چین-یی چنگ، فلیکس هیبک دستیار تحقیقاتی سابق، هیروشی ایشی استاد جرم بی وایزنر در زمینه هنر و علوم رسانه ای و کارل ویلیس از شرکت Addimation Inc، در انجامش مشارکت داشته اند. 

 

چالش نرم افزاری
به گفته او، رزولوشن پرینترهای سه بعدی امروزی "بسیار بالاست اما از حداکثر قابلیت های پرینت سه بعدی استفاده نمی کنیم." تیم مزبور بدنبال چاپ مواردی رفتند که بتواند محدویدت های فناوری را نشان دهد و به همین خاطر مو را انتخاب کردند. 
وی می گوید: "چالشی که مو به همراه دارد سخت افزاری نیست بلکه نرم افزاری می باشد." برای پرینت سه بعدی مو با استفاده از نرم افزار موجود، طراحان بایستی اقدام به مدلسازی مو در نرم افزار CAD می کردند، هر یک از رشته های منفرد را ترسیم کردند، سپس شکل ترسیم شده را بصورت نرم افزاری بگونه ای اصلاح کردند که لبه های هر یک از موها را در قالب شبکه ای از مثلث های ریز نشان دهد. در مرحله بعد، این برنامه بخش های افقی متقاطعی را از شبکه مثلثی خلق می نمود و هر یک از بخش های متقاطع را به پیکسل ها یا بیت مپ هایی ترجمه می کرد که پرینتر بتواند لایه به لایه چاپ نماید. 
به گفته «او» طراحی آرایه ای از 6 هزار مو که به اندازه یک تمبر پستی می باشد آنهم با استفاده از این روند چند ساعت بیشتر طول نمی کشد. اگر قرار بود همین میزان طراحی داخل برنامه ای عادی بارگذاری شود آنگاه برنامه crash می کرد."

 


پیکسل های مویی
به منظور طراحی مو، محققان به طور کلی مدلسازی با استفاده از نرم افزار CAD را کنار گذاشتند. به جایش نرم افزار جدیدی ساخته شد تا ابتدا مویی منفرد مدلسازی شود و سپس آرایه ای از موها و بعد هم آرایه های پرینت بر روی هر دو سطح انحنادار و مسطح طراحی شد. 
محققان موی منفردی را مدلسازی نمودند، به این ترتیب که مخروط کشیده ای را به عنوان پشته ای از پیکسل هایی که به موازات حرکت از قاعده به راس تعدادشان کمتر می شد عرضه داشتند. به منظور تغییر دادن ابعاد مو، همانند ارتفاع، زاویه و عرض ترتیب چیدمان پیکسل ها را در مخروط تغییر دادند.
 او و تیم وی به منظور رسیدن به تعداد هزاران مو بر روی سطح مسطح، از فوتوشاپ بهره گرفته و یک تکنیک ترسیم نقشه رنگی را تولید نمودند. به این منظور از سه رنگ قرمز، سبز و آبی بهره گرفته شد تا سه پارامتر مربوط به مو از قبیل ارتفاع، عرض و زاویه را نشان بدهد. مثلاً برای آنکه با استفاده از رشته های بلندتر به دور لبه بتوان تکه مدوری از مو را درست کرد، محققان دایره قرمزی را ترسیم کرده و درجه بندی رنگ را به شکلی تغییر دادند که سایه های تیره تر قرمزی دور لبه دایره پدیدار شده و موهای بلندتر را القا می کرد. مرحله بعدی هم توسعه دادن الگوریتمی بود که بتوان با استفاده از آن به سرعت نسبت به ترجمه نقشه رنگ به مدلی از آرایه مو اقدام کرده و آنرا به پرینتر سه بعدی ارسال نمود. 
با بهره گیری از تکنیک های مزبور تیم محققان پدهای موی ضخیم «ولکرو مانند» و برس های مخصوص نقاشی را با بافت ها و تراکم های مختلف چاپ نمودند.

 

 

طراحی فازینگ
چاپ نمودن مو بر رو سطوح انحنادار مشکل تر بود. به این منظور تیم محققان ابتدا طرحی از سطح انحناداری همانند بدنِ یک خرگوش پشمالو را با استفاد از نرم افزار CAD ترسیم کردند، سپس یک شبکه مثلثی از شکل خرگوش تولید شود. آنگاه الگوریتمی برای مکان یابی مرکز قاعده هر یک از مثلث ها توسعه داده شد و به صورت مجازی، خطی را رو به بیرون ترسیم کردند که بر قاعده مثلت عمود بود تا نشانگر یک مو باشد. با انجام دادن همین روند جهت تمام مثلت های موجود در شبکه، آرایه متراکمی از موها ایجاد شد که عمود بر سطح انحنادار خرگوش قرار داشتند. 
سپس محققان از تکنیک های ترسیم رنگ استفاده نمودند تا ضخامت و سفتی موی خرگوش را دربیاورند. 
او می افزاید: "با استفاده از روش ابداعی مان، کار پرینت به آسانی و روانی انجام می شود. پیش از این انجام کار مزبور غیرممکن بود، زیرا چه کسی وقت داشت که کل روزش را صرف رندر گرفتن  از مثلا یک خرگوش پشمالو کند و یک روز هم برای پرینت کردنش وقت بگذارد؟"
به اعتقاد وی افزون بر سایر کاربردها، مویی که به روش سه بعدی چاپ شده است را می شود در اسباب بازی های تعاملی هم استفاده کرد. تیم وی لامپ ال ای دی و نیز میکروفون کوچکی که لرزش ها را حس کند را هم داخل خرگوش چاپی جای دادند. در اینصورت وقتی خرگوش به شکل صحیح نوازش شود رنگش سبز شده و در غیر اینصورت قرمز می شود. 
نویسندگان در مقاله خود اینگونه نتیجه گیری می کنند: "توانایی ساخت ساختارهای مو مانند سفارشی شده نه تنها بر تعداد اشکال قابل چاپ سه بعدی می افزاید، بلکه ما را قادر می کند تا فعال کننده و سنسورهایی را بجای موارد موجود طراحی کنیم."

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اگر افراد باهوش را به مریخ بفرستید، کودن باز خواهند گشت

اگر افراد باهوش را به مریخ بفرستید، کودن باز خواهند گشت

ناسا پیش از این می دانست که ارسال انسان ها به کره ی مریخ از نظر فنی بسیار چالش برانگیز است. اما در مورد چالش های زیستی که در بدن فضانورد ممکن است پدید بیاید چه می توان گفت؟ کاوشگرهای رباتیک مانند کوریوسیتی می توانند بدون اینکه دچار بیماری شوند به مریخ ارسال شوند اما بدن انسان ها از ربات ها بسیار ضعیف تر است. مطالعات جدید صورت گرفته در بخشی از برنامه های تحقیقاتی ناسا در مورد انسان بیان می کنند که مغز انسان نمی تواند در برابر پرتو های کیهانی که در طول سفر به فضا با آنها مواجه می شود مقاومت کند.

مطالعه متن کامل
Opel مدل سبک تر و کارآمدتر Astra را رونمایی می کند

Opel مدل سبک تر و کارآمدتر Astra را رونمایی می کند

اُپل آسترا در سال 1991 معرفی شده و تا کنون 10 نسل از آن وارد بازار شده است اما در کلاس خود هرگز یک رقیب قوی نبوده است. از ولکس واگن گلف گرفته تا مدل جدید فورد فوکوس، بازار خریداران ماشین های هاچ بک همواره شاهد کیفیت های مطلوبی بوده است. پس تعجبی ندارد که اُپل در جدیدترین مدل هاچ بکِ خود همه چیز را کنار گذاشته و اتومبیلی را معرفی کند که در مقایسه با مدل قبلی سبکتر و بسیار کارآمدتر است.

مطالعه متن کامل
با استفاده از این جاکلیدی دیگر کلید‌هایتان جیلینگ‌جیلینگ نخواهند کرد.

با استفاده از این جاکلیدی دیگر کلید‌هایتان جیلینگ‌جیلینگ نخواهند کرد.

احتمالاً شما کلیدهایتان را به کمربندتان یا دستبندتان آویزان می‌کنید. بدین ترتیب راحت‌تر به آنها دسترسی خواهید داشت و مجبور نیستید آنها را در جیبتان بگذارید، جایی که ممکن است به گوشی هوشمندِ مورد علاقه‌تان آسیب بزند. با این وجود نمی‌توانید با صدای جلینگ‌جلینگِ مداومِ کلیدها، کاری کنید.

مطالعه متن کامل
شیرها، درحال محو شدن از سراسر آفریقا هستند

شیرها، درحال محو شدن از سراسر آفریقا هستند

بنا به نتایج مطالعه ای جدید، شیرها درحال محو شدن از بیشتر قسمت های قاره آفریقا هستند و این کاهش در جمعیت مخصوصا در غرب آفریقا مشهود است. جمعیت شیرها از سال 1992 به این طرف روند نزولی به خود گرفته است که بیشتر به دلیل درگیری شیرها با رمه داران محلی و کاهش در میزان گونه های طعمه شیرها می باشد. تقریبا دو سوم از بیش از 8 هزار شیری که مورد مطالعه قرار گرفتند در گله هایی به سر می برند که با کاهش جمعیت خود روبرو می باشند.

مطالعه متن کامل
معرفی استون مارتین Vantage GT12 مدل 2015

معرفی استون مارتین Vantage GT12 مدل 2015

استون مارتین با کاهش وزن و افزایش قدرت وَنتیج V12 s، یک مدلِ جدیدِ همه چیز تمام، مخصوص پیست می سازد.

مطالعه متن کامل