Team laver materialer, der vander, varme, eller mekaniske kræfter kan ændre sig til nye former

Overvej udvalget af muligheder fra 4-D-printede materialer, der transformerer under vandet, eller fibre, der klikker i en bestemt form, når de skæres ud af et fladt panel, eller lokke skiftende sand i havet til at bygge kunstige øer, og du vil have en ide om bredden af ​​forskning, som Skylar Tibbits, MIT lektor i designforskning ved Institut for Arkitektur, forfølger.

Tibbits' Self-Assembly Lab ved MIT demonstrerede, gennem undersøgelser i en vandtank, der simulerer havforhold, at specifikke geometrier kunne generere selvorganiserende sandbarer og strande. For at teste denne tilgang i den virkelige verden, laboratoriet udfører i øjeblikket felteksperimenter baseret på deres laboratoriearbejde med en gruppe kaldet Invena på Maldiverne - en kæde af øer, eller atoller, i det Indiske Ocean, hvoraf mange er i risiko for erosion og, i værste fald, nedsænkning fra stigende havniveauer.

Vind og bølger bygger naturligt sandstænger op i havmiljøet og fejer dem lige så naturligt væk. Ideen med Maldiverne-projektet er at udnytte bølgernes kraft og deres interaktion med specifikt placerede undervandsblærer for at fremme sandophobning, hvor det er mest nødvendigt for at beskytte kystfronter mod oversvømmelser, frem for at bygge landbaserede barrierer, der uundgåeligt er slidt væk eller overvældet.

Sand alene sikrer muligvis ikke varighed til disse "rettede" øer, så Self-Assembly Lab håber at inkorporere vegetation i fremtidige indsatser, trækker på klassiske motiver fra landskabsteknik såsom mangroveskove, der forankrer et økosystem. "I blærerne under vandet, du kunne så dem med vegetation for at få dem til at blive, " sagde Tibbits i en præsentation til MIT Industrial Liaison Programs forsknings- og udviklingskonference den 13. november.

Tibbits diskuterede også sine samarbejder om "4-D print, "objekter, der er dannet af multi-materiale 3-D print, men designet til at transformere over tid, om denne transformation aktiveres af mekanisk stress, vandabsorption, lys eksponering, eller en anden mekanisme. En metode til at skabe tilpasningsdygtige materialer er ved at parre to forskellige materialer, der udvider eller trækker sig sammen med forskellige hastigheder. I et samarbejde med Stratasys og Autodesk, han designede en enkelt streng af materiale, der så snart det er nedsænket i vand, folder sig selv ind i bogstaverne M—I—T.

Arbejder med BMW, Self-Assembly Lab-designede silikonepudeklynger, der er 3-D-printede i væske og kan oppustes celle for celle, dermed ændre deres overordnede form, stivhed, eller bevægelse. Dette materiale kunne være grundlaget for mere komfortable siddepladser, der tilpasser sig individuelle passagerer.

Self-Assembly Lab udfører aktiv tekstilforskning i samarbejde med Forsyningsministeriet, fiberekstruderingsspecialfirma Hills Inc., University of Maine, og Iowa State University. Indtil nu, gruppen har produceret sweatergarn, der kan opvarmes, så de passer til den enkelte bærers kropsform, med et langsigtet mål om at producere klimatilpassede tekstiler. Dette arbejde er delvist finansieret af Advanced Functional Fabrics of America, og den del af forskningen administreres gennem Materials Research Laboratory.

Self-Assembly Lab udviklede også en metode til at 3-D-printe flydende metal til pulver, der skaber fuldt formede dele, der kan løftes ud af pulveret. Delene er lavet af et materiale, der kan omsmeltes til nye dele.

Brug af kulstofbaserede materialer i et projekt for Airbus, Self-Assembly Lab udviklede tynde blade, der kan foldes og krølles af sig selv for at kontrollere luftstrømmen til motoren. Det "programmerbare" kulstofarbejde blev udført med Carbitex LLC, Autodesk, og MIT's Center for Bits og Atomer.

Til et stoleprojekt med Biesse og Wood-Skin, Self-Assembly Lab designede et lille bord, der kombinerer 3-D-printede træfiberpaneler og forspændte tekstiler. Bordet kan sendes fladt, spring derefter ind i flere forskellige arrangementer på grund af tekstilets fleksibilitet.

Ved at 3-D-printe et stivere materiale i et cirkulært mønster på et fladt net, for eksempel, forskerne viste, at udskæring af cirklen fra det flade plan får den til at snappe ind i en hyperbolsk parabelform. Forskerne omfatter MIT datalogi professor Erik Demaine; Christophe Guberan, en besøgende produktdesigner fra Schweiz; og David Costanza MA '13, SM '15.

Tibbits arbejdede sammen med Steelcase om at udvikle en proces til 3D-printning af plastik til væske til møbeldele, kaldet hurtig væskeudskrivning. Denne proces udskriver i et gelbad for at give støtte til de trykte dele og minimere virkningen af ​​tyngdekraften. Med denne printteknik kan de udskrive dele i centimeter til meter-skala på få minutter til timer med en række industrielle materialer af høj kvalitet som silikonegummi, polyurethan, og akryl.

Det fælles tema på tværs af alle disse forskellige projekter er Tibbits' tro på, at fremtiden for industriel produktion ligger i den transformative kraft ved at udnytte smart, programmerbare materialer. "Vi vil tænke over, hvad der kommer næste gang og se, om vi virkelig kan lede det, " siger Tibbits.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.