Seguendo il filo: il sistema TopoKnit di Drexel pone le basi per la progettazione universale di tessuti funzionali

Prima della stampa 3D, della fresatura CNC, del taglio laser e degli strumenti dell’onnipresente “produzione”, c’erano il filo e l’ago. Per secoli, i primi produttori hanno creato le cose. Coperte, maglioni, guanti: tutto ha preso forma combinando solo una manciata di punti base. Ora un team di ricercatori della Drexel University sta traducendo questi cicli e svolte in un’architettura digitale del lavoro a maglia, un passo fondamentale nel processo di incorporazione delle nuove tecnologie nei tessuti.

Sebbene la promessa di una tecnologia integrata nel settore tessile, o “tessuti funzionali”, sia all’orizzonte da decenni, è stata realizzata principalmente sotto forma di equipaggiamento militare tecnico e ad alte prestazioni e di concetti di moda di fascia alta. Nella maggior parte di questi indumenti, la tecnologia è un’aggiunta esterna, piuttosto che una caratteristica integrata, del design.

Uno dei maggiori ostacoli alla piena integrazione della tecnologia nel settore tessile e ad una più ampia adozione al dettaglio di tessuti funzionali, secondoDavid Breen, Ph.D, professore al Drexel's College of Computing & Informatics che modella tessuti al computer dagli anni '90, è che gli attuali software utilizzati per la progettazione industriale e la produzione di tessuti mancano dei dettagli a livello di filo necessari per il campionamento digitale e la produzione di precisione di dispositivi in ​​tessuto.

"Affinché questi tessili [tecnici] possano essere ampiamente utilizzati e raggiungere il loro pieno potenziale industriale, è necessario sviluppare strumenti di modellazione e simulazione computerizzati per supportare la progettazione e l'ottimizzazione delle strutture a maglia," ha scritto il gruppo di Breen in un recente articolo sul modelli grafici della rivista.

L'articolo presentava TopoKnit, una suite di algoritmi sviluppati come strumento per modellare il percorso di un filo all'interno di un tessuto lavorato a maglia. Sebbene non risolva l'intera sfida di modellazione, il programma fornisce un elemento essenziale del processo di progettazione: la documentazione di come le parti si uniscono per creare un pezzo finito, l'equivalente di un progetto in architettura.

TopoKnit traduce i comandi punto, come lavorare a maglia, rovescio e trasferisci, come apparirebbero in un modello di lavoro a maglia o nel programma di una macchina per maglieria digitale, in una mappa che mostra dove viaggia il filo, anello per anello, e come interagisce con i punti adiacenti. si avvolgono man mano che il tessuto si forma. Il diagramma risultante, chiamato grafico topologico, consente ai designer di individuare dove si trova un pezzo di filo, rispetto al piano generale del tessuto, in qualsiasi punto al suo interno.

La creazione di queste informazioni di progettazione di base per la maglieria arriva in un momento in cui sempre più ricercatori stanno prendendo in considerazione la maglieria per realizzare tessuti funzionali. Breen suggerisce che ciò sia in parte dovuto al fatto che il lavoro a maglia supporta interazioni di filato più complesse rispetto alla tessitura, il che è vantaggioso per la creazione di circuiti elettrici. Inoltre, il lavoro a maglia consente punti di contatto di progettazione più controllabili, nonché la capacità di generare forme 3D senza fasi di produzione aggiuntive, come taglio e cucito.

"La cosa interessante del lavoro a maglia è che, a livello del punto, ha una microstruttura completamente programmabile. Il lavoro a maglia è un tipo di programmazione che mappa le operazioni del punto su strutture fisiche specifiche." Breen ha detto. "Poiché ci sono anelli che formano molte connessioni diverse, lavorare a maglia è più complesso della tessitura. I tessuti a maglia sono sempre stati più difficili da modellare rispetto ai tessuti a navetta. Ma offre ai designer più punti di accesso per manipolare vari aspetti del materiale, il che lo rende molto promettente per la creazione di nuove funzionalità."

Per mettere alla prova TopoKnit, lo studente di dottorato di Breen, Levi Kapllani Maharaj, ha lavorato con partner di ricerca e designer del Centro per tessuti funzionali di Drexel per generare una serie di 100 modelli di configurazioni di punti 5x5 utilizzando l'interfaccia grafica su una delle macchine per maglieria digitali del Centro. Gli stessi comandi di cucitura inseriti nella macchina sono stati inseriti anche in TopoKnit per produrre un grafico della topologia. Il team ha confrontato ciascun grafico con il rendering grafico corrispondente per vedere se la mappa dei punti corrispondeva al modello renderizzato.