Nähmaschine statt 3D-Drucker

Das Human Computer Interaction Institute und das Robotics Institute der Carnegie Mellon University haben gemeinsam eine innovative Fertigungsmethode entwickelt: Speziell gesteuerte Nähmaschinen verarbeiten dabei flache Stofflagen zu stabilen und flexiblen Objekten. Die Forschenden Sapna Tayal, Lea Albaugh, James McCann und Scott E. Hudson kombinierten dabei ihre Expertise in Design und Robotik und schafften einen neuartigen Ansatz zur Herstellung von Gebrauchsgegenständen.

Das Forschungsteam bezeichnet diese an Origami erinnernde Methode als „Flat-to-shape“-Technik. Dabei werden Objekte aus einer flachen Form durch Biegen, Falten oder Verbinden mehrerer Teile in eine dreidimensionale Struktur überführt. Bisherige Flat-to-shape-Verfahren fanden meist im kleinen Maßstab Anwendung, etwa um die Produktionszeit beim 3D-Druck oder Laserschneiden zu verkürzen, scheiterten jedoch bei größeren Objekten. Oft erforderte die Herstellung eine zeitaufwendige manuelle Montage, was die Skalierbarkeit begrenzte. Das Team der Carnegie Mellon University entwickelt nun eine Methode, um funktionale Objekte in Möbelgröße schnell und effizient herzustellen.

Nähmaschine als zentrales Werkzeug

Im Fokus des Projekts steht die Nähmaschine als zentrales Werkzeug. Die Forschenden setzen dabei CNC-Nähmaschinen (CNC - Computerized Numerical Control) ein und haben eine Technik entwickelt, bei der eine Nähmaschine Taschen zwischen mehreren Stofflagen näht. In diese Taschen setzen sie starre Platten ein, die dem Objekt Stabilität und Form geben. Sie verwenden unterschiedliche Stoffarten – von robustem Musselin für widerstandsfähige Anwendungen bis hin zu feinen Stoffen für dekorative Zwecke – und haben die Materialien individuell angepasst.

Die Wahl der Materialien hängt dabei vom Einsatzzweck ab. Ein Stuhl benötigt beispielsweise dickere Sperrholzplatten, um das Gewicht des Benutzers zu tragen. Bei einer Lampe wird die Oberfläche mit einem leichten, durchsichtigen Stoff überzogen, damit das LED-Licht hindurchscheinen kann. Schnüre, Magnete oder Klettverschlüsse steuern und stabilisieren dabei die Übergänge von flachen zu geformten Teilen. So ist es möglich, vielseitige, anpassbare Produkte für flexible Einsatzmöglichkeiten zu schaffen. "Die Kordel wirkt auf kurze rechteckige Streben, die sich in der Mitte unter der Tischplatte treffen, wenn sie vollständig ausgezogen sind, und so eine weitere Bewegung verhindern", erläutert Sapna Tayal die Vorgehensweise.

Die Methoden und Arbeitsmittel sind detailliert im Paper "Creating Furniture-Scale Deployable Objects with a Computer-Controlled Sewing Machine" beschrieben. Dieses bietet auch Makern Anregungen und neue Ansätze, um Möbel und Gegenstände des täglichen Alltags aus Stoffbahnen zu entwickeln.

(usz)