3D 프린팅의 접근성이 높아지고 프린터의 가격이 점점 저렴해짐에 따라 학계 연구자들은 유용한 새로운 창작물을 많이 내놓고 있습니다. 그들은 또한 새로운 기술이 이전에 비실용적이었던 아이디어를 사용할 수 있는지 확인하기 위해 오래된 아이디어를 다시 검토하고 있습니다. 후자는 정확히 MIT 컴퓨터 과학 및 인공 지능 연구소(CSAIL)의 연구원들이 한 일이며, 결국 한 교수의 40년 된 디자인을 기반으로 새로운 3면 지퍼를 만들었습니다.
문제의 교수는 1985년 삼면 지퍼에 대한 아이디어를 생각해낸 윌리엄 프리먼(William Freeman)이다. 그는 지퍼가 삼각형의 자연적인 구조적 강성을 활용하기 때문에 지퍼가 부드러운 재질에서 단단한 재질로 변형될 수 있다고 제안했다. 그런 다음 재료가 더 이상 단단할 필요가 없으면 압축을 풀고 유연한 형태로 돌아가서 포장하고 운반하기가 더 쉽습니다.
Freeman의 독창적인 디자인은 나무 이빨이 있는 벨트를 사용하여 지퍼를 만들고 슬라이더를 사용하여 벨트를 지퍼로 잠그고 풀었습니다. 그는 디자인 공모전에 참가하여 우승하지 못했지만 그럼에도 불구하고 디자인에 대한 특허를 받았습니다. 약 40년이 지났고 MIT 연구진은 이 아이디어를 다시 한번 살펴보기로 결정했습니다. 이번에는 3D 프린팅 기술을 통해 연구원들이 캠핑부터 웨어러블까지 다양한 상황에 맞는 맞춤형 플라스틱 지퍼를 만들 수 있었습니다.
3D 지퍼는 여러 면에서 유용할 수 있습니다.
팀은 각각 조금씩 다른 방식으로 사용되는 일련의 프로토타입을 제작하여 3D 지퍼가 얼마나 유용한지 보여주었습니다. 프로토타입 중 하나는 기존 텐트 폴 대신 3D 지퍼를 사용한 접이식 텐트였습니다.
독특한 디자인은 기존 텐트보다 설치 속도가 훨씬 빨랐습니다. 각 팔의 지퍼를 몇 분이 아닌 몇 초 만에 함께 묶을 수 있었기 때문입니다. 연구원들은 기존 텐트의 조립 시간이 6분인 데 비해 새 텐트를 조립하는 데 총 1분 20초가 소요된다는 사실을 발견했습니다. 연구원들은 캠핑과 배낭여행에 유용한 혁신일 뿐만 아니라 더 큰 지퍼 구조가 잠재적으로 구조 임무나 재난 구호에 사용될 수 있다고 지적했습니다.
팀의 또 다른 3D 지퍼 프로토타입은 모터를 사용하여 다리 부분을 지퍼로 잠그고 푸는 로봇이었습니다. 지퍼 메커니즘을 사용하면 각 다리의 높이를 빠르게 높여 장애물을 제거한 다음 높이를 다시 줄여 평평한 지면에서 더 나은 안정성을 얻을 수 있습니다. 지퍼 디자인은 충격 보호를 위해 지퍼를 잠글 수 있지만 착용자가 더 많은 이동성을 필요로 할 때 신속하게 지퍼를 풀 수 있는 손목 깁스에도 유용한 것으로 입증되었습니다.
팀은 다양한 플라스틱을 사용하여 다양한 결과를 확인했습니다.
각 프로토타입의 실제 작동 모습을 확인하고 지퍼가 비틀린 덩굴을 만드는 움직이는 예술 설치를 포함하여 팀의 다른 아이디어를 확인하려면 아래 비디오를 시청할 가치가 있습니다. 물론 이러한 모든 디자인의 실제 유용성은 반복적으로 압축을 풀고 압축을 풀 수 있을 만큼 내구성이 없다면 제한될 것입니다.
결과적으로 지퍼는 장기간 사용에도 견딜 수 있을 만큼 내구성이 뛰어난 것으로 입증되었습니다. 연구원들은 일반적인 소비자 등급 3D 프린팅 필라멘트를 사용하는 것이 오래 지속되는 지퍼를 생산하는 데 충분하지만 PLA 필라멘트가 TPU 필라멘트보다 내구성이 더 높다는 것을 발견했습니다. 반면에 TPU를 사용하면 지퍼가 더 유연해졌습니다. 지퍼 디자인이 파손될 때까지 테스트한 후 팀은 지퍼가 수명 동안 약 18,000주기 동안 지속될 것으로 예상된다는 사실을 발견했습니다.
초기 연구에서는 새로운 디자인에 대한 많은 용도가 발견되었지만 팀은 다른 많은 아이디어가 여전히 테스트되어야 한다고 지적했습니다. 그들은 우주선에서 암석 샘플을 잡기 위해 지퍼 디자인을 사용하는 예를 제시했으며 손목 캐스트와 함께 다른 유연한 웨어러블 장치가 개발될 수 있다고 덧붙였습니다. Freeman이 자신의 독창적인 3D 지퍼 디자인에 대한 특허를 취득하지 않았다면 역사 속으로 사라졌을 것입니다. 하지만 이제 이를 현실화할 수 있는 기술이 마침내 개발되었기 때문에 앞으로는 다양한 방식으로 유용하게 활용될 수 있을 것입니다.
