3D-печатная плесень на колесиках ездит бочком

Компания PIX Moving (или просто PIX) разрабатывает универсальные транспортные платформы, полагаясь на технологии 3D-печати металлами и алгоритмы генеративного дизайна и топологической оптимизации, навеянные ползающей плесенью. Рассказываем что они задумали, и почему это совсем не страшно.

PIX Moving — китайский (или американский, если вас зовут Дональд Иванович Трамп) стартап с интернациональной командой, базирующийся в небольшом поселке городского типа Гуйан с населением в четыре миллиона человек и с 2014 года занимающийся разработкой беспилотных транспортных средств. Основополагающая идея заключается в использовании универсальных платформ, на основе которых можно было бы быстро создавать самые разные электромашины: мобильные ларьки, туристические маршрутки, грузовички для промышленных парков и тому подобное.

В идеале платформы должны быть экономически эффективными, максимально автономными и/или дистанционно управляемыми, а также маневренными, чтобы справляться с работой на оживленных улицах и в тесных помещениях. Отсюда и реализованная возможность подруливания всеми четырьмя колесами, за счет чего машины способны разворачиваться практически на месте или даже ездить боком.

Ну а причем тут плесень, скажете вы? Дело в том, что PIX как минимум с 2018 года экспериментирует с генеративным дизайном и всерьез рассматривает возможность серийного аддитивного производства несущих элементов шасси. Чтобы рамы не выходили на вес золота, стартап ориентируется на относительно недорогую технологию 3D-печати методом электродугового наплавления проволоки (WAAM), к тому же легко масштабируемую, ведь основой таких систем обычно служат многоосевые промышленные роботы-манипуляторы. Да, без постобработки выглядит не очень, но под обшивкой все равно никто не увидит, так что на обработке можно сэкономить. Главное — функциональность и снижение массы, но и здесь все не так гладко, как хотелось бы.

В чем проблема? На самом деле их две. Первая заключается в технологических сложностях самого аддитивного процесса, так как при выращивании крупногабаритных изделий из проволоки приходится иметь дело не только с грубыми поверхностями, но и с сильными остаточными напряжениями. А здесь уже другая проблема: программы генеративного дизайна от таких разработчиков, как Autodesk, PTC Frustum и Altair, уже способны осуществлять топологическую оптимизацию с учетом возможностей и ограничений фрезерования, литья и 3D-печати, но в последнем случае речь идет в основном о порошковых аддитивных системах, а не WAAM. В общем, спасение утопающих — дело рук самих утопающих, решили ребята из PIX и взялись за разработку собственных алгоритмов, заточенных под 3D-печать проволокой. Вдохновением же служит как раз та самая плесень.

Если точнее, то это не совсем плесень, а слизистая плесень или так называемые слизевики — организмы, с трудом поддающиеся классификации, из-за чего их сначала относили к грибам, а теперь считают грибоподобными. Но суть не в этом, а в механизме разрастания слизевиков: начинается все с одноклеточного организма, на вегетативной стадии разрастающегося до гигантской многоядерной клетки, в случае с некоторыми видами еще и «ползающей» со скоростью до нескольких сантиметров в час. Механизм передвижения интересен: слизевики разрастаются в разные стороны в поисках пищи, вытягивая ложноножки. Найдя нямку, организм продолжает расти в этом направлении, обволакивая питательный участок и формируя этакие пищеводы, а лишние отростки убирает за ненадобностью.

Звучит жутковато? Это еще ничего: в 2000 году группа японских ученых провела эксперимент, окружив один из таких организмов овсяными хлопьями. Сам слизевик служил условным Токио, а хлопья аккуратно расположили вокруг так, как если бы они были другими крупными населенными пунктами. Слизевик быстро разросся и охватил всю территорию, но уже спустя несколько часов сжался, оставив только наиболее эффективные соединения между хлопьями (см. видео). Интересно здесь то, что получившийся рисунок (на иллюстрации выше) очень похож на схему местной железнодорожной сети, на оптимизацию которой японские инженеры-планировщики потратили многие десятилетия. Что касается ученых, то они в 2008 году получили за свои старания Шнобелевскую премию в области когнитологии.

PIX, в свою очередь, не стесняется брать пример с «умной» плесени, только овсяными хлопьями служат нагруженные участки, а алгоритмы решают задачи по созданию максимально легкой конструкции, обеспечивающей необходимую прочность соединений — чем выше нагрузка на конкретный участок, тем больше пересечений в этом месте. Работа над новыми алгоритмами ведется уже несколько лет, но первые версии работали только с двухмерными моделями, а последние два года ведется работа над адаптацией под объемные, трехмерные конструкции, масштабированием и отработкой производственных процессов. В общем, если ваш Фольксваген покрылся плесенью, не волнуйтесь — это просто топологическая оптимизация, а вовсе не проблема с дренажным шлангом. Подробнее о наработках PIX Moving можно узнать на официальном сайте.

Грибзилла «пожирает Японию»:А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.