Di dunia robotika dan struktur lipat, satu sambungan sering harus memilih: lentur saat dirakit atau kaku saat dipakai. Peneliti MIT mencoba menghapus pilihan itu lewat Y-Zipper, mekanisme cetak 3D yang bisa membuat struktur lunak berubah menjadi rangka kuat dalam hitungan detik.
Yang menarik, inti gagasan ini sebenarnya sudah muncul hampir 40 tahun lalu. William Freeman, profesor MIT, mengusulkan zipper segitiga pada 1985 untuk merakit tenda, furnitur, dan kontainer, tetapi teknologi manufaktur saat itu belum mampu mewujudkannya secara praktis.
Baru belakangan ide itu menemukan jalannya kembali. Printer 3D modern dan perangkat desain komputasional membuat konsep tersebut bisa diolah menjadi sistem yang benar-benar dapat dirakit dan diuji.
Dari zipper datar ke sambungan segitiga
Y-Zipper bekerja dengan cara yang berbeda dari zipper biasa. Jika zipper umum menyatukan dua bidang datar, mekanisme ini menghubungkan tiga lengan fleksibel menjadi tabung segitiga tiga dimensi.
Dalam keadaan terbuka, bentuknya tetap lincah dan mudah menekuk, bahkan bisa bergerak seperti strip plastik lunak atau tentakel kecil. Begitu slider khusus menutupnya, tiga lengan itu saling mengunci dan berubah menjadi struktur yang jauh lebih kaku, mirip balok.
Tim MIT memanfaatkan prinsip sederhana di balik geometri segitiga. Bentuk segitiga memang lebih stabil daripada bentuk datar atau persegi panjang, sehingga cocok dipakai sebagai dasar sambungan yang harus berubah sifat tanpa mengganti komponen.
Satu sistem, banyak bentuk
Selain mekanismenya, tim dari Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory MIT juga membuat perangkat lunak untuk mengatur perilaku zipper setelah dirakit. Dengan variasi desain pada lengan-lengannya, Y-Zipper dapat dibentuk menjadi batang lurus, lengkungan, spiral, atau struktur mirip sekrup yang terpilin.
Seluruh sistem, termasuk tiga lengan dan slider, dicetak sepenuhnya dengan printer 3D. Material yang dipakai adalah polimer umum, sehingga prototipe lebih mudah diproduksi dan disesuaikan untuk kebutuhan yang berbeda.
Pendekatan ini memberi ruang besar bagi desain struktur yang tidak harus memilih antara fleksibel dan keras. Satu komponen bisa dipakai saat proses perakitan, lalu berperan sebagai penyangga saat sudah dikunci.
Menjembatani robot lunak dan robot kaku
Kemampuan berpindah dari lunak ke kaku menjadi penting untuk robotika. Robot lunak unggul di lingkungan yang tidak terduga, tetapi sering kekurangan tenaga dan kestabilan, sedangkan robot kaku lebih kuat namun kurang lentur.
MIT mencoba menjembatani dua kebutuhan itu dengan desain yang sama. Dalam demonstrasi, tim membuat robot berkaki empat yang tinggi, dan kekakuan kakinya dapat diubah lewat motor yang mengaktifkan mekanisme zipper.
Penerapannya juga terlihat pada struktur deployable. Saat dipakai untuk merakit rangka mirip tenda, mekanisme tiga sisi ini berfungsi sekaligus sebagai sambungan dan penopang, sehingga waktu pemasangan turun dari sekitar enam menit menjadi satu menit 20 detik.
Dari alat bantu hingga karya bergerak
Potensi penggunaan Y-Zipper tidak berhenti pada struktur teknis. Tim juga membuat prototipe wrist cast yang bisa dilonggarkan pada siang hari agar lebih nyaman, lalu dikencangkan lagi pada malam hari untuk memberi dukungan.
Di bidang seni dan desain, mekanisme ini dipakai untuk menciptakan struktur bergerak seperti bunga mekanis. Prototipe itu mekar saat motor menarik struktur ke atas, menunjukkan bahwa satu mekanisme bisa melayani fungsi teknis sekaligus ekspresi bentuk.
Uji ketahanan dan arah berikutnya
Dalam pengujian daya tahan, Y-Zipper bertahan sekitar 18.000 siklus buka-tutup sebelum gagal. Para peneliti menjelaskan bahwa sifat elastis struktur membantu menyebarkan tegangan ke seluruh rangka, bukan menumpuknya di satu titik.
Mereka juga menguji versi yang dibuat dari PLA dan TPU, dua material populer untuk pencetakan 3D. PLA lebih baik menahan beban berat, sementara TPU memberi fleksibilitas yang lebih besar.
Ke depan, tim menilai versi berikutnya bisa dibuat dari material yang lebih kuat seperti logam dan dalam ukuran yang jauh lebih besar. Mereka juga melihat peluang pemakaian di bidang kedirgantaraan, termasuk struktur pesawat ruang angkasa deployable dan sistem robotik untuk mengambil sampel batu dalam misi eksplorasi.
Temuan ini dipresentasikan di ACM Conference on Human Factors in Computing Systems atau CHI pada April, lewat makalah berjudul “Y-Zipper: 3D Printing Flexible–Rigid Transition Mechanism for Rapid and Reversible Assembly.” Dengan kombinasi geometri segitiga, pencetakan 3D, dan desain yang bisa dibalik, Y-Zipper membuka jalan bagi mesin yang dapat berubah bentuk sesuai tugasnya.
-
-
-
-
