Author: MiljanaStankovic

1. Uvod

U trećoj fazi istraživanja, različite varijante šablona su testirane na papiru kako bi se odredili optimalni parametri za postizanje željenog 3D oblika. Proces je uključivao štampanje, sečenje skalpelom i isprobavanje različitih dužina zglobova kako bi se postigla optimalna fleksibilnost i stabilnost strukture. 

2. Priprema i testiranje uzoraka

Štampanje šablona:

• Šabloni su štampani na A4 papir debljine 1mm.

Sečenje skalpelom:

• Nakon štampanja, šabloni su pažljivo sečeni skalpelom kako bi se formirali potrebni zglobovi.

Testiranje dužine zglobova:

• Testiranje je započeto šablonima koji ostaju ravni nakon širenja. Cilj je bio videti kako se papir ponaša sa različitim dužinama zglobova:
  • Zglob od 1mm: Uzorak se najlakše širio, ali je brzo pucao.
  • 
  • Zglob od 3mm: Najteže je bilo raširiti uzorak, manje je dolazilo do pucanja, ali je struktura bila kruta.
  • 

• Zglob od 2mm: Pokazao se kao najoptimalnije rešenje.
• 

3. Optimizacija za 3D oblik

Primena optimalnih parametara:

• Na osnovu prethodnih testova, zglob od 2mm je primenjen na uzorak koji treba da formira kupolu prilikom širenja.

Formiranje kupole:

• Uzorak je pažljivo raširen kako bi formirao kupolu. Posebna pažnja je posvećena zoni manjeg širenja (zbog sitnih elemenata) kako bi se izbeglo pucanje.
• 

• Za postizanje oble forme, bilo je korisno razvlačiti uzorak preko oble površi (npr. balona ili lopte).
• 

4. Zaključak

Po završetku ove faze, razvijeni šablon uspešno je formirao željeni 3D oblik kupole, u dovoljnoj meri ispunjavajući postavljene ciljeve istraživanja.

 

1. Uvod

U drugoj fazi istraživanja, fokus je bio na postavljanju osnovne geometrije i kreiranju bistable auxetic šablona koristeći Grasshopper, dodatak za Rhinoceros 3D. Cilj je bio da se dobije osnovni šablon (onaj koji ostaje ravan nakon širenja), kao i kasnije uvođenje atraktor tačaka koje će uticati na parametre i usložnjavanje strukture.

2. Postavljanje polazne geometrije

Kreiranje šablona započeto je postavljanjem mreže trouglova, jer je osnovna heksagonalna jedinica podeljena na trouglove. Uočeno je da postoje dve vrste trouglova, zbog čega su oni razvrstani u dve liste. Svaki dalji korak primenjen na jedan set trouglova, primenjen je identično na drugi set, uz neophodno “flipovanje” krivih.

3. Kreiranje šablona

1. Razbijanje trouglova na linije (Explode)
2. Definisanje tačaka za dobijanje linija koje će obrazovati šablon (Evaluate curve):
   • Početne tačke
   • Krajnje tačke (Ugao theta definisan je posredno preko položaja ovih tačaka!)
3. Razvrstavanje dobijenih tačaka (List Item):
   • Dobijene tačke su razvrstane u po tri odgovarajuće liste: tri liste početnih tačaka i tri liste krajnjih tačaka, u odnosu na to na kojoj stranici trougla se nalaze.

4. Povezivanje odgovarajućih lista (Line):

• Treba voditi računa o tome koju tačku sa kojom treba povezati; dobijena su tri seta potrebnih linija koje obrazuju šablon.

5. Skraćivanje linija:

• Bilo je potrebno skratiti linije tako da se međusobno ne presecaju, formirajući mali zglob oko kojeg će se rotirati mali trougao.

Ovi koraci su primenjeni i na drugi set trouglova na odgovarajući način.

Različite varijacije šablona:

4. Uvođenje Atraktor Tačaka

1. Definisanje atraktor tačaka
2. Remapiranje rastojanja atraktor tačaka do sredina stranica trouglova u vrednosti parametara t i theta
3. Usklađivanje ivica:
   • Korišćena je alatka “Closest Point”, kako bi remapirane vrednosti mogle da se uvrste tako da se ivice šablona spajaju u odgovarajućim tačkama

 

5. Zaključak

Na kraju ove faze istraživanja dobijeno je zadovoljavajuće rešenje. Kod je bio spreman za testiranje i mogao se koristiti za štampanje šablona koji će kasnije biti sečeni od papira.

 

Predmet: Auxetic materijali

Tema: Bistabilni heksagonalni auxetic šablon i njegova 3D transformacija

Šta su auxetic materijali?

Auxetic materijali su specijalni tip materijala koji, za razliku od većine konvencionalnih materijala, povećavaju svoju poprečnu dimenziju kada se rastegnu i smanjuju je kada se sabiju. Ova neobična osobina daje im jedinstvene mehaničke karakteristike, poput povećane otpornosti na probijanje, bolje apsorpcije energije i visoke fleksibilnosti, što ih čini korisnim za primene u oblastima kao što su medicinski uređaji, zaštitna oprema, građevinarstvo, arhitektura i mnoge druge oblasti inženjeringa.

Inspiracija za rad: https://www.youtube.com/watch?v=vrOjy-v5JgQ&t=314s

Inspiracija za ovo istraživanje je video Steve Mould-a koji prikazuje kako varijacija određenih parametara u heksagonalnom bistabilnom auxetic šablonu može izazvati 3D transformaciju u obliku kupole.

 

Problemi koji postoje:

• Složenost dizajniranja šablona koji može prelaziti u 3D formu
• Održavanje strukturalnog integriteta prilikom širenja šablona
• Pronalaženje optimalne dužine zglobova kako bi se izbeglo cepanje materijala

Cilj istraživanja:

Cilj ovog istraživanja je dobijanje potrebnog šablona primenom algoritamskog modelovanja (Rhinoceros 3D + Grasshopper) i istraživanje uticaja dužine t i ugla θ (theta) na širenje auxetic šablona, kao i identifikacija optimalne konfiguracije koja omogućava 3D transformaciju bez oštećenja materijala.

 

Kriterijumi za uspeh:

• Uspešna 3D transformacija šablona bez cepanja materijala
• Stabilnost strukture u 3D formi
• Optimalne dimenzije elemenata koje omogućavaju lako širenje šablona

Hipoteza:

Varijacijom dužine t i ugla theta moguće je postići stabilnu 3D transformaciju bistabilnog auxetic šablona bez cepanja materijala, uz optimalnu dužinu zglobova.