I giocattoli a molla stampati in 3d un sistema per una facile progettazione

I giocattoli a molla stampati in 3d possono essere creati automaticamente utilizzando un nuovo sistema di calcolo

Un nuovo sistema di calcolo consente agli amanti dei giocattoli di generare automaticamente complessi componenti meccanici per i giocattoli stampati 3D a carica automatica. Il sistema è stato sviluppato dai ricercatori dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, dall’Università cinese di Hong Kong e dallo University College di Londra.

Nell’era dei giochi per computer, è più probabile trovare intricati giocattoli caricati a molla in un museo che non nella camera da letto di un bambino. Ma ciò non ha impedito a un gruppo di ricercatori ossessionati dai giocattoli di mettere insieme un nuovo sistema computazionale che consenta agli utenti di progettare i propri giocattoli a molla con facilità.

Il nuovo sistema intelligente utilizza la modellazione analitica di diversi meccanismi elementali di giocattoli a carica, tra cui la geometria e la cinematica di quei meccanismi, ed è in grado di costruire giocattoli meccanici a carica automatica in modo preciso e automatico. I giocattoli risultanti sono persino ottimizzati per utilizzare meno energia.

La maggior parte delle persone avrà giocato con i giocattoli a molla a un certo punto della propria infanzia (speriamo), ma molti non avranno considerato come funzionano. Il movimento di questi aggeggi meccanici è generalmente causato da un motore meccanico collegato a una chiave a molla, che consente di rilasciare una molla interna quando il giocattolo è completamente avvolto. L’energia potenziale immagazzinata attiva quindi le parti meccaniche interne del giocattolo.

Sono quelle parti meccaniche individuali che rendono così interessanti i giocattoli a molla. A seconda del design del giocattolo, queste parti possono risultare in una testa oscillante, braccia oscillanti, ruote girevoli e molto altro.

Queste parti meccaniche interne sono, tuttavia, spesso molto difficili da fabbricare, soprattutto a mano, poiché spesso sono costituite da piccole parti meccaniche composte da forme non banali e devono anche essere collegate con un attrito minimo per un trasferimento del movimento efficiente.

Con il loro nuovo sistema computazionale, i ricercatori stanno rendendo la realizzazione di giocattoli a molla più facile che mai e credono che questi divertenti dispositivi  possano tornare alla moda grazie alla stampa 3D.

“Nell’era della fabbricazione personalizzata come la stampa 3D, abbiamo chiesto, perché i novizi non possono ancora progettare giocattoli personalizzati per il wind-up?”, Ha detto il ricercatore capo Dr. Peng Song, ex ricercatore associato dell’Università della Scienza e della Tecnologia cinese. “Abbiamo deciso di progettare computazionalmente questi giocattoli espressivi con parti mobili ma richiedendo una bassa energia.”

Per dare vita all’idea di facili giocattoli 3D a molla stampabili, i ricercatori hanno analizzato 11 meccanismi elementari di giocattoli a carica, modellando la loro geometria, le proprietà cinematiche e le connessioni.

Questi meccanismi sono in grado ciascuno di provocare un movimento fisico come l’oscillazione o la torsione e possono essere automaticamente posizionati all’interno di un modello 3D per produrre il movimento desiderato senza guasti meccanici. Sono anche ottimizzati in termini di compattezza, peso e interazione con altre parti interne. (Non si scontreranno accidentalmente con altre parti, per esempio.)

È interessante notare che i test hanno già dimostrato che il sistema di calcolo funziona in modo efficace. Gli utenti inesperti sono stati in grado di progettare i propri giocattoli utilizzando il sistema, prima di fare in modo che le loro creazioni prendessero vita tramite la stampa 3D.

Un prototipo, una teiera wind-up, è stato utilizzato per mostrare come il sistema può produrre un meccanismo più compatto con parti meccaniche più piccole, dandogli anche la possibilità di lavorare più a lungo.

I ricercatori, che provengono dall’Università di Scienza e Tecnologia della Cina, dall’Università Cinese di Hong Kong e dall’University College di Londra, ora sperano di usare i loro metodi sulla progettazione di micro-robot e sui giocattoli meccanici con una potenza limitata della batteria.

I risultati della ricerca iniziale sono stati  presentati a SIGGRAPH Asia 2017 a Bangkok, dal 27 al 30 novembre.

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