3D-печать помогла скопировать скальный рельеф — Naked Science
6 минут
Редакция

3D-печать помогла скопировать скальный рельеф

Американские и китайские ученые разработали масштабируемую технологию, которая позволяет воссоздавать конструкции произвольной формы и сложности с помощью 3D-печати и прототипирования.

screenshot-delivery
©Wikipedia

Несмотря на развитие, существующие технологии прототипирования и 3D-печати нередко остаются высокоспециализированными. Так, изготовление крупных конструкций с помощью настольных 3D-принтеров является трудоемким и дорогим, а масштабные установки, как правило, не позволяют создавать небольшие детали.     Наименее реализован доступный подход, который объединяет производство элементов произвольных форм и размеров. В новой работе специалисты из Дартмутского колледжа, Чжэцзянского университета, Пенсильванского университета и других учреждений описали такой метод на примере воспроизведения искусственного аналога естественного рельефа для скалолазания.

 

В качестве эталона авторы использовали вертикальные участки двух скал в районе Рамни, штат Нью-Гемпшир, и Сент-Джорджа, штат Юта, размером 1×2 метра. На первом этапе с помощью обычного цифрового аппарата они с разных ракурсов сделали 200–500 снимков и видеозапись спуска и восхождения альпиниста по этим участкам. Для оценки направления гравитации, помимо рельефа и перемещений спортсмена, ученые фиксировали положение страховочной системы — несмотря на преимущественно вертикальную ориентацию скал. Затем фотографии и ролик обрабатывали в AgiSoft PhotoScan, что позволило получить трехмерные модели трасс и анимацию движений, и определяли потенциальные точки зацепов.

 

Скелетная анимация во время восхождения альпиниста / ©Emily Whiting et al., Proceedings of the ACM CHI 2017 Conference on Human Factors in Computing Systems, 2017

 

Выявление оптимальных точек контакта с поверхностью (специфические техники скалолазания не учитывались) проводилось путем сопоставления вектора приложенной силы с осевым направлением костей предплечья и голени альпиниста. После отметки вершин точек контакта с помощью процедуры fmincon в MATLAB ученые приступили к печати конструкции. Для изготовления поверхности трассы группа использовала промышленный 3D-принтер Stratasys Titan (FDM) с АБС-пластиком в качестве чернил. Затем они печатали пресс-формы для зацепов, в которые заливали двухкомпонентный состав на основе кремнийорганического каучука. На последнем этапе изделия покрывали заливочным пластиком.

 

Посредством проецирования трехмерной модели на двухмерную плоскость изготовленной трассы исследователи рассчитали точки крепления зацепов, максимально соответствующие естественному рельефу, и закрепили их стандартными болтами. Погрешность при размещении зацепов составила 1,1–5,8 сантиметра. Последующая видеозапись восхождения и спуска альпиниста по искусственному рельефу подтвердила, что его путь соответствует оригинальному. Кроме того, ученые попросили пройти копию трассы в Рамни четырем другим спортсменам. Несмотря на то, что в этом случае сопоставить записи удалось частично, последние сообщили о подобии трасс, в том числе по критерию мышечной памяти.

 

Подробности работы представлены в журнале Proceedings of the ACM CHI 2017 Conference on Human Factors in Computing Systems.

 

Ранее немецкие инженеры описали подход, который позволяет людям без специальных навыков изготовить сложные фермы с помощью настольного 3D-принтера и пластиковых бутылок.

 

Видеосюжет об исследовании / ©ACM SIGCHI

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
5 марта
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

5 марта
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

Позавчера, 15:24
9 минут
Мария Азарова

По числу одобривших его использование стран российский препарат обогнал даже так называемого фаворита Запада — вакцину от Pfizer и BioNTech.

5 марта
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

5 марта
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

5 марта
10 минут
Василий Парфенов

Американские исследователи проанализировали данные опросов молодежи в возрасте от 18 до 23 лет с 2007 по 2017 год и обнаружили несколько факторов, коррелирующих с общей тенденцией к снижению популярности случайного секса, то есть нерегулярных половых связей вне постоянных романтических отношений. Среди наиболее заметных — возросшая вовлеченность в компьютерные игры, жизнь под одной крышей с родителями и меньшее употребление алкоголя.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: