لم تعد الحياكة حكرا على الأوشحة والسترات الصوفية. فقد تمكن فريق من الباحثين في جامعتي كورنيل وكارنيغي ميلون من تطوير نموذج أولي لآلة حياكة تعمل مثل الطابعة ثلاثية الأبعاد ، حيث تبني طبقات أفقية من الغرز لتكوين أجسام صلبة ثلاثية الأبعاد بدلاً من الأقمشة المسطحة.

ما يميز هذه التقنية هو قدرتها على إضافة الغرز في أي اتجاه — للأمام، للخلف أو حتى بشكل قطري — مما يتيح تصميم أشكال معقدة بمرونة متفاوتة في مناطق مختلفة من النسيج.

حياكة تشبه الطباعة ثلاثية الأبعاد

على عكس الحياكة التقليدية التي تعتمد على تكوين حلقات متصلة من الخيوط لتشكيل قماش مستوٍ، تعمل هذه الآلة بطريقة مشابهة للطابعة ثلاثية الأبعاد. فهي تبني الشكل طبقة فوق أخرى، مما يمنح المستخدمين تحكمًا دقيقا في بنية المادة وملمسها.

يقول الأستاذ فرانسوا غيمبريتيير، أستاذ علوم المعلومات في جامعة كورنيل: "لقد أثبتنا أن هذا النوع من الحياكة ممكن فعلاً، وبفضل طريقة ربط الغرز، أصبح بإمكاننا التحكم في المادة بمرونة عالية جدا، هذه التقنية تضاهي في تعبيرها وإبداعها إمكانات الطباعة ثلاثية الأبعاد."

بدأ اهتمام غيمبريتيير بالفكرة عام 2016 أثناء تجاربه على آلة حياكة في مختبر البروفيسور سكوت هدسون بجامعة كارنيغي ميلون، ثم قام بتصميم النموذج بنفسه أثناء جائحة كورونا، باستخدام قطع مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد ومكونات جمعها في منزله.

من الكود إلى الخيط: هندسة رقمية دقيقة

تتكون الآلة من مصفوفة من الإبر 6×6، وكل إبرة مزودة بخطاف مزدوج متماثل مصنوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ومدعوم بأنبوب نحاسي.

يمكن لكل نصف من الخطاف أن يتحرك بشكل مستقل، ما يسمح للجهاز بأداء غرزة الحياكة أو العكس بحسب التتابع المطلوب.

ولتنظيم العملية، أنشأ الباحثون مكتبة رقمية تحتوي على أنماط الغرز، يمكن تحويلها إلى برنامج مخصص لأي شكل يرغب المستخدم في إنتاجه، وبفضل حركة رأس الحياكة بحرية فوق شبكة الإبر، تستطيع الآلة تنفيذ أشكال هندسية لم يكن بالإمكان تحقيقها سابقا.

حتى الآن، تمكن الفريق من حياكة نماذج صغيرة على شكل حرف C وهرم، مما يثبت قدرتها على التعامل مع المنحنيات والطبقات والتجاويف المعقدة بسهولة.

تطبيقات طبية ومجالات ابتكار جديدة

رغم أن النموذج الأولي لا يزال في مراحله المبكرة، ويعاني أحيانًا من فقدان بعض الغرز أو بطء الأداء، إلا أن الفريق يخطط لتحسين تصميمه وجعله أكثر متانة. ويؤكد غيمبريتيير أن توسيع النظام ممكن ببساطة عبر زيادة عدد الإبر.

ويرى الباحث أن هذه التقنية يمكن أن تُحدث تحولا في الطب والعلوم الحيوية، قائلاً: "مع المزيد من التطوير، يمكن استخدام هذا النوع من الحياكة لإنشاء هياكل تدعم نمو الأربطة أو الأوردة الاصطناعية."

تم عرض نتائج البحث في مؤتمر ACM لبرمجيات واجهات المستخدم والتقنيات في مدينة بوسان، كوريا.