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.
10 часов назад
5 минут
Мария Кривоченко

Попав в пасть лягушки, жуки обычно погибают. Хотя земноводные не могут перемолоть их зубами, как это делают млекопитающие, желудочный сок разъедает большинство насекомых. Однако водолюбы смогли выжить и выбраться наружу через кишечник без повреждений.

Вчера, 18:50
5 минут
Мария Кривоченко

Группа археологов обнаружила шкатулку с артефактами на дне озера Титикака. В ней оказались фигурки из раковины моллюска и золота, которые инки считали очень ценными. Ученые полагают, что находка — часть жертвоприношения богам воды или плодородия.

Вчера, 11:44
6 минут
Денис Гордеев

Соседняя планета, скорее всего, была покрыта толстым слоем льда, что в корне противоречит принятым ныне концепциям.

Позавчера, 09:31
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
34 минуты
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: