Forscher des MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) haben mit „Xstrings“ eine neue 3D-Druckmethode vorgestellt, die die Herstellung von kabelgetriebenen Mechanismen erheblich vereinfacht. Die Technik ermöglicht es, Kabel direkt in 3D-gedruckte Objekte zu integrieren, wodurch sich bewegliche Bauteile ohne aufwendige manuelle Montage herstellen lassen.
3D-Druck für bewegliche, kabelgetriebene Objekte
Kabelgetriebene Mechanismen werden häufig für bionische Roboter, Greifarme oder interaktive Kunstinstallationen verwendet. Sie erlauben Bewegungen wie Biegen, Drehen oder Zusammenziehen, indem ein Kabel durch ein Objekt geführt und an bestimmten Punkten fixiert wird. Die herkömmliche Herstellung solcher Mechanismen ist jedoch zeitaufwendig, da Kabel manuell eingefädelt und gesichert werden müssen.
Mit „Xstrings“ entfällt dieser aufwendige Schritt. Die Methode kombiniert ein spezielles Design-Tool mit einem 3D-Druckprozess, der es ermöglicht, Kabel zusammen mit dem Objekt in einem einzigen Schritt zu drucken. Dadurch können Mechanismen automatisch erzeugt werden, die sofort nach dem Druck funktionsfähig sind.
Vielseitige Anwendungen – von Robotern bis zur Mode
Die Forscher haben die Technologie bereits für eine Vielzahl von Anwendungen getestet. Zu den ersten Demonstrationen gehören:
- Ein robotischer Laufmechanismus, der sich durch Seilzug bewegt
- Eine bewegliche Wandinstallation, die sich ähnlich einem Pfauenschwanz entfaltet
- Ein tentakelartiger Greifarm, der sich um Objekte wickelt
- Ein Greifmechanismus, der sich zu einer Faust schließen kann
Die Herstellung dieser Objekte mit „Xstrings“ verkürzt den Produktionsprozess erheblich. Laut MIT-Forscher Jiaji Li reduziert die Technik die Herstellungszeit um bis zu 40 Prozent im Vergleich zur manuellen Montage.
So funktioniert „Xstrings“
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Der Prozess beginnt mit einer digitalen Modellierung in einer speziell entwickelten Software. Dort können Nutzer definieren, wie das Objekt bewegt werden soll – etwa durch Biegen, Drehen oder Ziehen eines Kabels. Anschließend sendet die Software die Daten an einen Multimaterial-3D-Drucker, der das Objekt mitsamt der eingebetteten Kabel in einem einzigen Schritt produziert.
Besonders clever: Nutzer können individuell festlegen, wo das Kabel fixiert wird, an welchen Punkten es durch das Objekt geführt wird und wo die Enden freiliegen. Das sorgt für maximale Designflexibilität und neue kreative Möglichkeiten, etwa für interaktive Kunst oder dynamische Modekreationen.
Potenzial für Raumfahrt und Robotik
Die Forscher sehen für „Xstrings“ vielfältige Zukunftsanwendungen. Neben Robotik und Kunst könnte die Technik auch für den 3D-Druck in der Raumfahrt nützlich sein. Auf Raumstationen oder Mondbasen könnte sie helfen, flexible Robotersysteme direkt vor Ort herzustellen – ohne komplizierte manuelle Montage.
Neben der weiteren Materialoptimierung planen die Entwickler auch, die Drucktechnik so anzupassen, dass Kabel nicht nur horizontal, sondern auch vertikal oder in Schräglagen integriert werden können.
