Fueron necesarias 40 años para que la tecnología alcanzara este diseño de cremallera.

¿Por qué zip?

Los usuarios pueden personalizar el aspecto de los sujetadores cuando están cerrados en el programa de software de CSAIL; pueden elegir el largo de cada tira, así como la dirección y ángulo en el que se doblarán. También pueden elegir entre uno de los cuatro movimientos “primitivos” para elegir cómo aparecerá la cremallera cuando se cierre: recta, curvada (similar a un arco), enrollada (similar a un resorte) o torcida (similar a un tornillo).

El Y-zip resultante aparecerá en el “cambio de forma” en el mundo real. Cuando se abre, puede parecer un calamar con tres tentáculos extendidos, y cuando se cierra, se convierte en una estructura más compacta (como un murciélago, por ejemplo). Esta flexibilidad podría resultar útil cuando se viaja, por ejemplo cuando se monta una tienda de campaña. El proceso puede tardar hasta seis minutos si lo haces solo, pero con la ayuda del Y-zip, se puede realizar en un minuto y 20 segundos. Simplemente coloca cada brazo a un lado de la tienda, sosteniendo la estructura desde la parte superior para que la cremallera aparentemente coloque el dosel en su lugar.

Esta transición fluida también podría desbloquear dispositivos portátiles más flexibles, a menudo útiles en escenarios médicos. El equipo envolvió el Y-zip en una muñeca para que el usuario pudiera abrirlo durante el día y subirlo por la noche para evitar más lesiones. A su vez, un dispositivo aparentemente rígido puede volverse más cómodo, ajustado a las necesidades de un paciente.

El sistema también puede ayudar a los usuarios a crear tecnología que se mueve con solo presionar un botón. Se puede conectar un motor al Y-zip después de la fabricación para automatizar el proceso del zip, lo que ayuda a construir cosas como un robot adaptativo cuadrúpedo. El robot podría cambiar el tamaño de sus patas, apretándolas en las ramas más altas y abriéndolas cuando necesite estar más cerca del suelo. Con el tiempo, estos ajustes rápidos podrían ayudar al robot a explorar terrenos irregulares en lugares como cañones o bosques. La cremallera Y accionada también puede construir instalaciones artísticas dinámicas; por ejemplo, el equipo creó una flor larga y sinuosa que “florece” gracias a un motor estático que cierra la cremallera del dispositivo.

dominar el material

Si bien Li y sus colegas vieron el potencial creativo del Y-zip, aún no estaba claro qué tan sostenible sería. ¿Podrían sostener el uso diario?

El equipo realizó una serie de pruebas de estrés para averiguarlo. Primero, evaluaron la resistencia y flexibilidad del ácido poliláctico (PLA) y el poliuretano termoplástico (TPU), dos plásticos comúnmente utilizados en la impresión 3D. Usando una máquina que baja el Y-zip, descubrieron que el PLA podía soportar cargas más pesadas, mientras que el TPU era más flexible.

En otro experimento, los investigadores de CSAIL utilizaron un actuador para abrir y cerrar continuamente la cremallera en Y para ver cuánto tiempo tardaría en romperse. Después de unos 18.000 ciclos de comprimir y abrir la cremallera, finalmente se rompieron. El secreto de la durabilidad de Y-zip, según simulación 3D: su estructura elástica, que ayuda a distribuir la tensión de cargas pesadas.

A pesar de estos resultados, imagina una cremallera de tres lados más duradera utilizando materiales más resistentes, como el metal. Las cremalleras también se pueden agrandar para proyectos más grandes, pero esto aún no es posible con las plataformas de impresión 3D actuales.

Jiaji también señala que algunas aplicaciones siguen sin explorarse, como la exploración espacial, donde se podrían incorporar brazos Y-zip en una nave espacial para tomar muestras de rocas cercanas. De manera similar, las cremalleras podrían integrarse en estructuras que se puedan ensamblar rápidamente, ayudando a los trabajadores de socorro a instalar rápidamente refugios o tiendas de campaña médicas durante desastres naturales y rescates.

“Reimaginar una cremallera cotidiana para abordar las transiciones morfológicas 3D es un enfoque brillante para el ensamblaje dinámico”, dijo el profesor asistente de la Universidad de Zhejiang, Guanyun Wang, que no participó en el artículo. “Más importante aún, cierra eficazmente la brecha entre los estados blandos y rígidos, ofreciendo un enfoque de fabricación innovador y altamente escalable que beneficiará enormemente los diseños futuros de inteligencia incorporada”.

Él y Freeman fueron coautores del artículo con el estudiante de doctorado de la Universidad de Tianjin, Xiang Chang, y sus colegas del MIT CSAIL: la estudiante de doctorado Maxine Perroni-Scharf; estudiante de pregrado Dingning Cao; los investigadores visitantes recientes Mingming Li (Universidad de Zhejiang), Jeremy Mrzyglocki (Universidad Técnica de Munich) y Takumi Yamamoto (Universidad de Keio); y la profesora asociada del MIT Stefanie Mueller, investigadora principal de CSAIL y autora principal del trabajo. Su investigación fue financiada, en parte, por una beca de investigación postdoctoral de la Universidad de Zhejiang y el Programa MIT-GIST.

El trabajo de los investigadores se presentó en la conferencia ACM Human Factors in Computing Systems en abril.