По теме: Система TopoKnit от Drexel закладывает основу для универсального дизайна функциональных тканей

До 3D-печати, фрезерования на станках с ЧПУ, лазерной резки и повсеместно используемых инструментов существовали пряжа и игла. На протяжении веков первые мастера вязали вещи. Одеяла, свитера, перчатки – все это сформировалось путем объединения всего нескольких основных стежков. Теперь команда исследователей из Университета Дрекселя переводит эти петли и изгибы в цифровую архитектуру вязания — ключевой шаг в процессе внедрения новых технологий в текстильную промышленность.

Хотя перспектива внедрения технологий с использованием текстиля, или «функциональных тканей», маячила на горизонте на протяжении десятилетий, в первую очередь она была реализована в форме высокопроизводительного и технического военного снаряжения и концепций модной одежды высокого класса. В большинстве этих предметов одежды технология является внешним дополнением, а не неотъемлемой особенностью дизайна.

По мнению экспертов, одним из самых серьезных препятствий на пути полной интеграции технологий в текстильную промышленность и более широкого внедрения функциональных тканей в розничную торговлю являетсяДэвид Брин, доктор философии, профессора Дрексельского колледжа вычислительной техники и информатики, который занимается компьютерным моделированием тканей с 1990-х годов, заключается в том, что нынешнему программному обеспечению, используемому для промышленного дизайна и производства текстиля, не хватает детализации на уровне нитей, необходимой для цифрового отбора проб и точного изготовления тканевых устройств.

«Для того, чтобы этот [технический] текстиль получил широкое распространение и полностью реализовал свой промышленный потенциал, необходимо разработать инструменты компьютерного моделирования и симуляции для поддержки проектирования и оптимизации трикотажных структур», — написала группа Брина в недавней статье в журнале журнал «Графические модели».

В статье был представлен TopoKnit — набор алгоритмов, разработанных ими в качестве инструмента для моделирования пути пряжи внутри трикотажного полотна. Хотя она и не решает всю задачу моделирования, программа предоставляет важный элемент процесса проектирования: документацию того, как детали собираются вместе, чтобы создать готовую деталь — эквивалент чертежа в архитектуре.

TopoKnit переводит команды вязания, такие как лицевая, изнаночная и переносная, так, как они отображаются в схеме вязания или в программе цифровой вязальной машины, в карту, которая показывает, куда проходит пряжа, петля за петлей, и как она взаимодействует с соседними петли по мере формирования ткани. Полученная диаграмма, называемая графом топологии, позволяет дизайнерам точно определить, где находится кусок пряжи относительно общей плоскости ткани в любой заданной точке внутри нее.

Сбор этой базовой информации о дизайне вязания происходит в то время, когда все больше исследователей рассматривают возможность использования трикотажа для изготовления функциональных тканей. Брин предполагает, что отчасти это связано с тем, что вязание поддерживает более сложные взаимодействия пряжи, чем ткачество, что выгодно для создания электрических цепей. Кроме того, вязание позволяет создавать более контролируемые точки дизайна, а также создавать трехмерные формы без дополнительных производственных этапов, таких как раскрой и шитье.

«Что интересно в вязании, так это то, что на уровне стежков оно имеет полностью программируемую микроструктуру. Вязание — это своего рода программирование, которое сопоставляет операции стежка с конкретными физическими структурами». - сказал Брин. «Поскольку у вас есть петли, образующие множество различных соединений, вязание более сложное, чем ткачество. Трикотажные ткани всегда было сложнее моделировать, чем тканые. Но это дает дизайнерам больше точек входа для манипулирования различными аспектами материала, что делает его очень удобным. многообещающе для создания новых функций».

Чтобы протестировать TopoKnit, аспирант Брина Леви Каплани Махарадж работал с партнерами по исследованиям и дизайнерами в Центре функциональных тканей Дрекселя, чтобы создать серию из 100 рисунков конфигураций стежков 5х5, используя графический интерфейс на одной из цифровых вязальных машин Центра. Те же команды вышивания, которые поступали в машину, были также введены в TopoKnit для создания графика топологии. Команда сравнила каждый график с соответствующей графической визуализацией, чтобы увидеть, соответствует ли карта стежков визуализированной модели.