الحياكة الصلبة: تقنية تصنيع جديدة

لدى يويتشي هيروس حلم - حلم بأن يتمكن الجميع يومًا ما من الوصول إلى آلة قادرة على حياكة الأثاث. هذه الآلة لن تقوم بحياكة النسيج الخارجي للأثاث فحسب، بل ستستخدم الحياكة لتشكيل كراسي وطاولات وأشياء أخرى ثلاثية الأبعاد صلبة. هل سئمت من تلك الأريكة ذات المقعدين؟ ما عليك سوى فكها وإعادة استخدام الخيوط لحياكة مسند قدم لنفسك.

تسمى تقنية التصنيع الجديدة هذه - التي تصورها هيروس، طالب دكتوراه في الروبوتات في كلية علوم الحاسوب بجامعة كارنيجي ميلون - بالحياكة الصلبة. استحوذت الفكرة على خياله منذ أكثر من عقد من الزمان، والآن، وبالتعاون مع فريق بحثي يرأسه جيمس ماكان، الأستاذ المساعد في معهد الروبوتات، حققها.

قال هيروس: "حلمي هو أن تكون آلات الحياكة الصلبة هذه في كل مكان في العالم."

وفقًا للباحثين، يمكن اعتبار الحياكة الصلبة مشابهة للطباعة ثلاثية الأبعاد. فكما تبني الطابعات ثلاثية الأبعاد الأشكال طبقة تلو الأخرى، تبني الحياكة الصلبة الأشكال بإضافة طبقة محبوكة بعد طبقة محبوكة. ولكن بدلاً من أن تكون الطبقات متماسكة بالغراء أو البلاستيك المذاب، يتم خياطة كل طبقة جديدة بالطبقة السابقة.

من الممكن إنتاج الحياكة الصلبة يدويًا، بدلاً من استخدام آلة، للحصول على فهم أعمق، وقد أصدر الباحثون مجموعة من تعليمات الحياكة اليدوية و فيديو للحياكات اللواتي يرغبن في معرفة المزيد.

قال ماكان، رئيس مختبر كارنيجي ميلون للمنسوجات: "قد يكون من الصعب فهم المفهوم. لكنها فكرة رائعة جدًا، ولها الكثير من الواعد."

حصل هيروس على الفكرة في عام 2012، بينما كان يعمل على درجة الماجستير في التصنيع الرقمي في جامعة كيو باليابان. كان مهتمًا بالأشياء القابلة لإعادة التكوين، مدفوعًا جزئيًا بمشروع في قسم علوم الحاسوب في SCS يسمى Claytronics. سعى هذا المشروع إلى بناء روبوتات معيارية صغيرة تتجمع ذاتيًا لإنشاء العديد من الأشكال المختلفة.

قال: "تلك الروبوتات كانت رائعة جدًا، ولكنها لم تكن متعددة الاستخدامات."

كانت الروبوتات المعيارية متصلة ببعضها البعض عمومًا بوسائل مثل المغناطيس أو الاحتكاك (على غرار مكعبات LEGO) ويمكن فصلها بسهولة. كان هيروس يبحث عن شيء أكثر متانة، ولكنه لا يزال قابلاً لإعادة التكوين. عندها خطرت له فكرة الحياكة الصلبة.

أنهى درجة الماجستير وتوجه إلى عالم العمل، لكنه لم يتخل أبدًا عن فكرة الحياكة الصلبة. في النهاية، حصل على بعض المنح، وترك وظيفته، وفي عام 2018، بدأ في بناء آلة حياكة صلبة. مثل آلات الحياكة التجارية، استخدمت آلاته صفوفًا من إبر الغرز - إبر خطافية ذات مزاليج يمكن إغلاقها أو فتحها - لمعالجة الغزل وإبقاء الحلقات مفتوحة لصف الغرز التالي.

بينما كان لا يزال يبني الآلة، رأى هيروس تقريرًا على الإنترنت حول مشروع برمجي لماكان جعل إعادة برمجة آلات الحياكة التجارية أسهل. قدمت هذه الطريقة طريقة عملية لاستخدام الآلات لإنشاء قطع محبوكة ثلاثية الأبعاد مخصصة. كانت هذه أشكالًا مجوفة، مثل أرانب يمكن حشوها، وليست قطعًا محبوكة صلبة، لكن هيروس وماكان بدأا يتحدثان عن تعاون محتمل.

انتهى عمل آلة الحياكة الخاصة بـ هيروس تقريبًا بحلول عام 2020، لكن الوباء أوقف التعاون. في عام 2021، انضم هيروس أخيرًا إلى مختبر المنسوجات كمساعد باحث، ثم انضم لاحقًا إلى برنامج الدكتوراه في الروبوتات.

قدم فريق جامعة كارنيجي ميلون (CMU) أبحاثه في الحياكة الصلبة والآلة النموذجية في مؤتمر سيجغراف 2024 (SIGGRAPH 2024)، وهو المؤتمر السنوي لرسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية، حيث حصل على تنويه شرفي في مسابقة أفضل ورقة بحثية. وقد نشر سيجغراف مقالاً على مدونته حول المشروع.

لا يزال النموذج الأولي، الذي بحجم مجفف الملابس تقريبًا، محدودًا في الأشكال والأحجام التي يمكنه إنتاجها. يمكنه صنع منشورات ثلاثية أو مستطيلة بأطوال مختلفة. الهدف هو إنشاء آلة يمكنها إنتاج أجسام صلبة تلقائيًا، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتحسين عملها.

قال ماكان: "تقوم الآلة بتمديد حلقات الخيوط كثيرًا، لذلك استخدم الباحثون حبلًا مرنًا كخيوطهم. ومع ذلك، فإن النسيج الصلب الناتج "صلب بشكل مفاجئ، بالنظر إلى أنه مصنوع من حبل مرن".

قال: "يبدو وكأنه كومة من اللباد أو نعل حذاء".

على الرغم من أن الآلة محدودة حاليًا فيما يمكنها إنتاجه، فمن الممكن استخدام هذه التقنية لحياكة أشكال أكبر وأكثر تعقيدًا يدويًا، مثل زوج من الصنادل.

قال هيروس إنه يخطط لاتخاذ الأبحاث المستقبلية في اتجاهين مختلفين: بناء آلة أكبر بكثير لإنتاج الأثاث، وصنع آلة أصغر للأشياء الدقيقة.

وقال ماكان: "نأمل أن يقوم الآخرون ببناء آلات الحياكة الصلبة الخاصة بهم وأن يأتوا بأفكار لم نستكشفها بعد."

يوضح هذا الفيديو المذهل عن الحياكة الصلبة تقنية الحياكة الصلبة بوضوح تام ويظهر كيفية عمل آلة الحياكة من حيث المبدأ...

بالإضافة إلى هيروس وماكان، ضم فريق البحث أنجليكا بونيلا فومينايا، طالبة سابقة في الفنون وعلوم الحاسوب تعمل الآن مهندسة برمجيات في جوجل، وقد استخدمت هذه التقنية لإنتاج قطع فنية. طور مارك جيليسباي، الذي حصل مؤخرًا على الدكتوراه في علوم الحاسوب، برنامج تصور ثلاثي الأبعاد للمشروع، والذي أثبت أنه مفيد في فهم عملية التصميم المعقدة.

تم دعم البحث من قبل وزارة الشؤون الداخلية والاتصالات اليابانية، وشركة باناسونيك القابضة، ووكالة ترويج تكنولوجيا المعلومات اليابانية، ومؤسسة العلوم الوطنية.

مزيد من المعلومات متوفرة على موقع المشروع، خاصة للباحثين الآخرين.

المحتوى أعلاه مُعاد إنتاجه من "صناعة الحياكة"

https://www.knittingindustry.com/