Rapid Prototyping: Smart Sand formt von sich aus 3D-Objekte

MIT-Wissenschaftler entwickeln kleine robotische Elemente, die sich selbst zu dreidimensionalen Objekten organisieren sollen. Es wird eine Art subtraktives Rapid Prototyping: Aus einem Klotz oder Haufen werden überflüssige Elemente entfernt. Derzeit gibt es aber nur Würfel, die zweidimensionale Formen bilden.

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Smart Sand: vorerst nur zweidimensional
Smart Sand: vorerst nur zweidimensional (Bild: Scott Brauer/MIT)

Rapid Prototyping einmal anders: Normalerweise baut ein 3D-Drucker ein Objekt aus Kunststoff oder Metall auf. Daniela Rus und Kyle Gilpin vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Methode entwickelt, bei der ein Gegenstand subtraktiv aus selbstorganisierendem Sand hergestellt wird.

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Ausgangspunkt ist ein Block oder Haufen aus Bauteilen, die die Entwickler Smart Sand oder Robot Pebbles nennen. Die Komponenten kommunizieren miteinander und teilen sich mit, welche Form sie bilden sollen.

Wiederverwendbar

Die Teile, die für das Objekt gebraucht werden, verbinden sich, die übrigen fallen weg - vergleichbar einem Steinblock, aus dem ein Bildhauer eine Statue fertigt. Wird der so gefertigte Gegenstand nicht mehr gebraucht, werden die Verbindungen gelöst und die Elemente können zu neuen Formen zusammengefügt werden.

Von echtem Smart Sand sind die Forscher jedoch noch ein ganzes Stück entfernt: Derzeit experimentieren sie mit kleinen Würfeln mit einer Kantenlänge von 1 Zentimeter. Jeder Würfel hat einen Mikroprozessor, der 32 Kilobyte Programmcode speichern kann, und 2 Kilobyte Arbeitsspeicher. Sie verfügen über Elektropermanentmagnete, die mit einem elektrischen Impuls magnetisiert oder entmagnetisiert werden. Darüber können sie kommunizieren und sich miteinander verbinden. Derzeit können sie allerdings erst zweidimensionale Formen bilden.

Nicht überfordern

Die Vision von Rus und Gilpin ist, dass der Nutzer ein Modell eines gewünschten Gegenstandes in einen Kasten mit dem selbstorganisierendem Sand steckt und nach kurzer Zeit das Objekt in Originalgröße herausnehmen kann. Dafür müssten die Elemente jedoch deutlich kleiner werden. Ein solches Element wird jedoch nur über sehr geringe Speicher- und Rechenkapazität verfügen. Die Herausforderung dabei sei, erklärt Rus, Algorithmen zu entwickeln, die komplex genug sind, um dreidimensionale Objekte zu formen und gleichzeitig die Elemente nicht zu überfordern.

Die beiden MIT-Forscher wollen ihr Konzept und ihre bisherigen Arbeiten auf der International Conference on Robotics and Automation vorstellen. Die Konferenz, die vom Ingenieursverband Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) veranstaltet wird, findet vom 14. bis 18. Mai 2012 in Saint Paul im US-Bundesstaat Minnesota statt.

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