3D-печать помогла скопировать скальный рельеф — Naked Science
11.05.2017
6 минут
Редакция
268

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

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 фрагмет и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 14:57
3 минуты
Денис Гордеев

Вирус, который уже унес жизни 41 человека, породил новую волну популярности к игре 2012 года.

Позавчера, 13:27
35 минут
Александр Березин

Новый коронавирус — «родственник» старой атипичной пневмонии — уже привел к смерти 26 человек. Считается, что им может быть заражено несколько тысяч. И точно известно, что эпидемия вышла за пределы Китая. Но это не повод впадать в панику. Мы собрали всю известную информацию и попробовали ответить на главные вопросы о новой болезни.

12 часов назад
25 минут
Александр Березин

Земная атмосфера 2,7 миллиарда лет назад состояла в основном из углекислого газа — и было его там до тысячи раз больше, чем сегодня. При этом азота почти не было, хотя сегодня его в воздухе 78%. Выходит, наша газовая оболочка по составу была близка к марсианской. Как ни странно, эти дела давно минувших дней актуальны для ответа на вопрос о будущем выживании человечества. Похоже, предсказание Стивена Хокинга о гибели всего живого из-за превращения Земли в Венеру не сбудется. Разбираемся, почему так и как одно связано с другим.

Вчера, 14:57
3 минуты
Денис Гордеев

Вирус, который уже унес жизни 41 человека, породил новую волну популярности к игре 2012 года.

Позавчера, 13:27
35 минут
Александр Березин

Новый коронавирус — «родственник» старой атипичной пневмонии — уже привел к смерти 26 человек. Считается, что им может быть заражено несколько тысяч. И точно известно, что эпидемия вышла за пределы Китая. Но это не повод впадать в панику. Мы собрали всю известную информацию и попробовали ответить на главные вопросы о новой болезни.

23 января
8 минут
Мария Азарова

Специалисты подтвердили, что очагом возникновения инфекции стал оптовый рынок в городе Ухань, где продавали не только морепродукты, но и животных, в том числе змей и летучих мышей. Именно они могли быть источниками опасного коронавируса.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[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: