Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Jak na to: Práce se slitinou Shape-Memory

Jsme velmi rádi, že máme Jie Qi na MAKE pro náš měsíc Advanced Materials (který byl prodloužen do 6. února). Její bio je tak impozantní, myslel jsem, že postoupím celou věc:

Narodil jsem se v Číně a přestěhoval jsem se do Spojených států, když mi bylo 6 let. Rychle vpřed na vysokou školu na Columbia University. Začal jsem předškolní / biomedicínské inženýrství a strávil semestr a léto v oblasti výzkumu tkáňového inženýrství ve skupině MBL. Téhož léta jsem dostal stáž do Brooklynských stavebních plastik z lahví pro Auroru Robsonovou, přes kterou jsem se znovu zamiloval do umění. Tak jsem změnil svůj obor na strojírenství (protože mají přístup do strojírny!) A objevil umění nových médií. V tomto bodě jsem začal na projektu LittleBits s Ayah Bdeirem a naučil se navrhovat a budovat elektroniku. Představila mě mediální laboratoři a hned jsem se do toho místa zamilovala. Tak jsem dostal letní stáž ve skupině Leah Buechleyové. To léto jsem objevil Arduino a radosti z papíru + elektroniky. Poté, co jsem se vrátil do Kolumbie na můj starší rok, pokračoval jsem v práci na LittleBits a strávil jsem semestr pokusem o vytvoření uměleckého díla s mikroskopem pomocí fotolitografie a mikrofluidiky ve výzkumné skupině LMTP. Ukazuje se, že je těžké dělat umění, když to nevidíte! Po absolvování (s BS v oboru strojírenství) jsem přišel přímo do mediální laboratoře a nastoupil na své mistry ve skupině High-Low Tech. Jsem tady, teď v mém druhém ročníku a každý den se učím tunám!

Jie pro nás sestavila tento úžasný úvod do slitiny s tvarovou pamětí (SMA). Díky, Jie! Skvělé, že jste na palubě. -Gareth

Pravděpodobně jste slyšeli o slitinách s tvarovou pamětí (SMA), kovech, které mění tvar při zahřátí na aktivační teplotu. Když jsou chladné, jsou tvárné a mohou být tvarovány jako typický kov. Při zahřátí na aktivaci se však vrátí do přednastaveného tvaru. Na atomové úrovni se krystalická struktura SMA mění s teplem z jedné pravidelné struktury na druhou. Zatímco však všechny kovy mění tvar s teplem (tj. Taveninou), SMA mění tvar v pevné fázi a tato změna je reverzibilní. Například:

Nejčastěji používaným SMA je nitinol (nikl titan). Komerčně to může přijít do unset formy, což znamená, že nemá "paměť" ještě, stejně jako pre-cvičil tvary, jako je svalový drát, který smlouvy při zahřátí (odtud název).

Vzhledem k tomu, že SMA jsou tiché, lehčí než tradiční akční členy, a mohou být nastaveny tak, aby vytvářely mnoho druhů pohybu, existuje tu spousta skvělých věcí, které můžete s nimi dosáhnout, což je obtížné dosáhnout s jinými akčními členy. Marcelo Coelho experimentoval s kombinací nitinolu s textilií na míru, aby vytvořil aktivované módy, stejně jako citlivé a měkké rozhraní, jako je projekt Shutters:

Hylozoic Soil, sochařská instalace Philipa Beesleyho, využívá svalový drát k ovládání částí této „živé“ architektury.

Další kouzelnou sochou je projekt Robotany Jill Coffin, John Taylor a Daniel Bauen, ve kterém jsou větve živého stromu vytvořeny tak, aby se při chůzi ubíhaly. Vzhledem k tomu, že vodič SMA je naprosto tichý a skrytý, zdá se, že strom přechází do virtuálního větru.

V mých projektech jsem zjistil, že dráty SMA jsou ideální pro ovládání papírů, které jsou natolik pevné, že drží zajímavé struktury, ale měkké a dostatečně lehké, aby mohly být přemístěny malými dráty SMA. Některé příklady jsou:

Vyskakovací stránka s létavkou Venuše:

Animované vinice:

Samočinný skládací papír I / O:

SMA Primer Pokud používáte SMAs poprvé, doporučuji začít se svalovým drátem Flexinol (který je k dispozici na Robotshopu, nebo přímo z Dynalloy). Je spolehlivý a dostatečně jednoduchý, aby se mohl připojit k okruhu. Když protékáte proudem, odpor drátu způsobí jeho zahřátí a drát se zkrátí o 10% své původní délky. Vzhledem k tomu, že kolem drátu je vrstva oxidace, nelze přímo pájet přímo na drát. Chcete-li připojit kabel flexinol k obvodu, jednoduše přeložte konec drátu do „u“ a kolem konců použijte lemovací kroužek. Krimpovací patka drží na drát mechanicky a umožňuje také pájení konců pro robustní elektronické spoje.

Nejtěžší část použití svalového drátu je řízení množství proudu procházejícího drátem. Chcete dát to dost pro dramatický efekt, ale ne tolik proudu, že drát vyhoří (a přestane uzavírat smlouvu). Drát Flexinol má konzistentní odpor na délku a optimální proud, jak je uvedeno v technických údajích flexinolu.

Jednou z jednoduchých technik je podívat se na cílový proud z datového listu a pak použít Ohmův zákon (napětí = proud x odpor) pro výpočet délky vodiče, který je potřebný pro udržení tohoto množství proudu na základě dodávaného napájení. Vzhledem k tomu, že tyto vodiče obecně vyžadují stovky miliampérů, doporučuji získat silnou lithium-iontovou baterii nebo použít nástěnný zdroj. Například, kdybych používal průměr drátu 0,006 ″, který potřebuje 0,400 ampérů a mám 5V napájení, potřeboval bych celkový odpor 5 / 0,4 = 12,5 ohmů. Protože odpor tohoto konkrétního vodiče je 1,3 ohmu / in, potřeboval bych 12,5 / 1,3 = 9,5 palce.

Obecně vždy otestujte svůj mechanismus pomocí nízkého výkonu a zapněte vodič v krátkých intervalech. Pokud vidíte trhavý pohyb, šance, že drát dostal příliš mnoho energie a ve skutečnosti by mohl vyhořet. Pokud máte Arduino, můžete připojit drát pomocí tranzistoru a PWM. Začněte s nízkým pracovním cyklem a pokračujte až do dosažení dostatečného pohybu. Všimněte si, že jakmile kov dostane dostatek energie ke změně tvaru, přidáním většího výkonu nebude pohyb dramatičtější, pouze se změní tvar rychleji.

Nyní, když máte základní elektroniku, zde jsou některé jednoduché mechanismy, které můžete použít k získání různých pohybů z vašeho drátu. Jedním z nejdramatičtějších mechanismů je mechanismus curlingu, kde na papír prostě šijete nitinol. V tomto případě, když se drát uzavře, musí se papír kolem něj zkroutit, aby nahradil kratší délku drátu.

Chcete-li vytvořit samohybnou klapku, zakryjte konce drátu na hlavní straně rýhy a připevněte střed drátu velmi blízko k záhybu na chlopni. Tento mechanismus používá drát jako sval k tažení klapky.

Přidáním jednoduchých záhybů můžete zcela změnit mechanismus. Například, jít od curlingu k mávání pouze trvá několik zakřivených záhybů na každé straně curling mechanismu.

K skládacímu mechanismu můžete přidat další chlopně, aby se vytvořil rovnoběžník, který způsobí, že se povrchy zvednou ze stránky.

Pro tyto a další mechanismy, podívejte se na tyto projekty z nedávné workshop papírové elektroniky

Pokud hledáte jednoduchý projekt pro začátečníky, vyzkoušejte tento výukový program.

Šťastný dělat!

Podíl

Zanechat Komentář