प्रिंट, फिर सेल्फ असेंबलिंग स्पेस स्टेशनों के लिए हीट

स्व-निर्माण संरचनाओं को प्रिंट करने, मोड़ने और तैनात करने की एक नई तकनीक एक दिन में सर्जनों को धमनी के स्टेंट, या अंतरिक्ष यात्रियों को नए, हल्के अंतरिक्ष निवासों को स्थापित करने के लिए बहुत आसान बना सकती है।

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1960 के दशक में बकमिनस्टर फुलर द्वारा गढ़ा गया एक शब्द "कालानुक्रम, " (1962 में पहली कालानुक्रम आकृति का पेटेंट कराया गया) नामक एक वास्तुशिल्प अवधारणा पर डिजाइन का निर्माण होता है। तनाव, या "आयामी अखंडता, " संरचनाएं आपस में जुड़े हुए उच्च तनाव वाले केबलों के साथ कठोर स्ट्रट्स के माध्यम से आकार में रखती हैं। ऑस्ट्रेलिया के ब्रिस्बेन में कुरील्पा ब्रिज और सैंटियागो, चिली के मेट्रोपॉलिटन पार्क की पहाड़ी के ऊपर बनाया जा रहा एक नया रेडियो एंटीना टॉवर, तनावपूर्ण संरचनाओं के दो विशिष्ट उदाहरण हैं।

हालांकि वे बहुत मजबूत हैं, वे भारी हैं, क्योंकि वे धातु के स्ट्रट्स और केबलों के साथ निर्मित हैं। जॉर्जिया टेक इंजीनियर ग्लौसियो पॉलिनो और जेरी क्यूई उन समान आयामी लाभों को उन वस्तुओं पर लागू करना चाहते थे, जिनका उपयोग अंतरिक्ष पुलों या हृदय स्टेंट जैसे पुलों और एंटीना से अधिक के लिए किया जा सकता है।

पाउलिनो और क्यूई ने इन डिज़ाइनों के 3D प्रिंट करने योग्य, हल्के, मुड़े हुए संस्करणों को बनाने के लिए एक विधि तैयार की, जिसमें प्लास्टिक जैसी सामग्री से बने ट्यूबों को मुद्रित लोचदार tendons के साथ जुड़ा हुआ आकार मेमोरी बहुलक कहा जाता है।

ट्यूबों को गर्म करके, अकड़ सामग्री को खुले कॉन्फ़िगरेशन को "याद" करने के लिए प्रोग्राम किया जाता है। यह तब चपटा और मुड़ा हुआ हो सकता है, और एक बार जब पूरे डिजाइन को फिर से गर्मी के संपर्क में लाया जाता है, तो पूरा पैकेज धीरे-धीरे अपने अंतिम, खुले कॉन्फ़िगरेशन में शामिल हो जाता है - जिसमें कोई मोटर शामिल नहीं है।

पॉलिनो और क्यूई ने यह भी पाया कि अलग-अलग तापमानों पर अपने डिजाइन के विभिन्न हिस्सों को प्रोग्रामिंग करने से, उनके डिजाइन केबल को उलझने से रोकने के लिए चरणों में खुद को अनपैक कर सकते हैं।

चूँकि पूरे डिज़ाइन को एक पैकेज में निचोड़ा जा सकता है जो अनिवार्य रूप से पूरी तरह से इकट्ठा होता है, यह पारंपरिक तनाव डिजाइनों की तुलना में बहुत कम जगह लेता है।

पॉलिनो कहते हैं, "यदि आप किसी अन्य प्रकार की संरचना के साथ तनावपूर्ण डिजाइनों की तुलना करते हैं, तो वे बेहद हल्के और बहुत मजबूत होते हैं।" "इस प्रणाली की सुंदरता यह है कि स्वतंत्रता की एक अतिरिक्त डिग्री है जो तनाव को विकृत करने, आकार बदलने, नाटकीय आकार बदलने और किसी भी दिशा में किसी भी प्रकार के लोडिंग का समर्थन करने की अनुमति देती है।"

पॉलिनो और क्यूई के लैब मॉडल एक बच्चे के टेबलटॉप खिलौने के आकार के होते हैं, जो एक तरफ चार से पांच इंच के होते हैं, और कुछ भी ऐसा नहीं दिखता है, जो तना हुआ मछली पकड़ने की रेखा द्वारा जगह-जगह आयोजित किए जा रहे लाठी के अत्यधिक संगठित ढेर के रूप में हो। जब पूरी तरह से सामने आता है, तो स्ट्रट्स कठोर और कठोर होते हैं, जबकि लोचदार केबल नरम और अधिक लचीले होते हैं। डिजाइन, जब पूरी तरह से इकट्ठे होते हैं, तो कुछ देते हैं - यदि आप उन्हें निचोड़ते हैं, तो आकार ख़राब हो जाएगा। लेकिन रिलीज होने पर वे सही आकार में वापस आ जाते हैं।

टीम ने गर्म पानी के स्नान का उपयोग यह प्रदर्शित करने के लिए किया कि उच्च तापमान की अनपैकिंग प्रक्रिया कैसे काम करती है, लेकिन यहां तक ​​कि हीट गन या हेयरड्रायर जैसे उपकरण भी चाल चलेंगे। पॉलिनो कहते हैं कि यह सिर्फ निरंतर होना है - जो विकास के वर्तमान चरण में समस्याग्रस्त हो सकता है। कंपन को नियंत्रित करना अन्य प्रकार के तनाव डिजाइनों में भी चुनौती है।

पॉलिनो और क्यूई ने प्रयोगशाला परीक्षण में आसानी के लिए सरल डिजाइनों का उपयोग करने के लिए चुना, लेकिन पॉलिनो कहते हैं कि डिजाइन के मोर्चे पर क्या किया जा सकता है इसकी कोई सीमा नहीं है।

उनका विचार है कि बहुलक तनाव संरचनाओं को बढ़ाया जा सकता है और बहुत अधिक जटिल बना दिया जा सकता है, जैसा कि अंतरिक्ष संरचनाओं, या नीचे, उस चीज के आकार के लिए जो मानव शरीर में फिट हो सकता है। एक स्टेंट की कल्पना करें जिसे धमनी में डाला जा सकता है, पॉलिनो कहते हैं, जो एक बार स्थिति में स्वयं को चित्रित करता है। या यदि अंतरिक्ष-बाउंड संरचनाएं समान आकार के मेमोरी पॉलिमर से बनी होती हैं, तो वे धातु से बने समान संरचना की तुलना में बहुत कम वजन वाले होते हैं, जो पूर्व-इकट्ठे फ़्रेम के सस्ते लॉन्च की अनुमति देता है, जिसका उपयोग लैब या लिविंग क्वार्टर में किया जा सकता है। अंतरिक्ष।

इस बिंदु पर वे अभी भी अवधारणाएं हैं, हालांकि उन्होंने कहा कि उन्हें चिकित्सा सहयोगियों से कुछ रुचि थी, और यह कि नासा पहले से ही भविष्य के अंतरिक्ष अभियानों के लिए एक दृष्टिकोण के रूप में तनाव का पता लगा रहा है।

टेक्सस ए एंड एम यूनिवर्सिटी में दशकों से समुद्र और अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए तनाव पर शोध करने वाले रॉबर्ट स्केलटन का कहना है कि पॉलिनो और क्यूई के काम में अन्य प्रकार के तनावों के डिजाइन पर दक्षता पर्क है।

स्केल्टन ने ई-मेल के माध्यम से लिखा, "पॉलिनो और क्यूई के काम का एक अच्छा फायदा [स्ट्रट्स] को कम करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की छोटी मात्रा है।" स्केल्टन ने कहा कि एक समान सिद्धांत तब होता है जब आप एक धातु टेप उपाय निकालते हैं: जब इसे बाहर निकाला जाता है तो यह थोड़ा घुमावदार होने के लिए पूर्व-तनावग्रस्त होता है, लेकिन ऊपर लुढ़का हुआ होता है। हबल स्पेस टेलीस्कॉप पर पूर्व-निर्मित संरचनात्मक तत्व अंतरिक्ष निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण दृष्टिकोण रहे हैं, जिनके सौर सरणियों को ऐसे पूर्व-तनावग्रस्त धातु स्ट्रिप्स के साथ तैनात किया गया था जो एक बार पूरी तरह से खुलने के बाद कठोर होते हैं।

"आकार-स्मृति तनाव संरचनाओं का प्रभाव] व्यापक होगा, पृथ्वी पर और अंतरिक्ष में अनुप्रयोगों की एक विशाल विविधता के साथ, " स्केलेटन ने कहा।

तो अगली बात पॉलिनो कहती है कि वह और क्यूई निपटेंगे, अपनी अवधारणा को बड़े पैमाने पर और नीचे ले जा रहे हैं। और क्योंकि यह आवश्यक है कि एक 3-डी प्रिंटर और सही सामग्री है, यह तकनीक पूर्ण होने के बाद कहीं से भी किया जा सकता है।

"इस स्तर तक पहुंचने में थोड़ा समय लगा, लेकिन हमें लगता है कि हमारे पास अगले कदमों के लिए एक अच्छी शुरुआत है।" “हम इसके बारे में बहुत उत्साहित हैं। निश्चित रूप से हम वह सब कुछ नहीं जानते हैं जो अभी भी करने की आवश्यकता है, लेकिन हमें विश्वास है कि हमारे पास विचार पर अच्छी प्रगति करने की क्षमता है। ”