Imagen fluorescente del mosaico bordado de hilo de hilo. Cada nuevo bucle de hilo se conecta a los anteriores en una arquitectura de nudos coordinados, creando un patrón triangular uniforme que se mantiene unido sin desentrañar. Crédito: Leonid Zinatullin e Indrek deben
Una puntada en zigzag permite que la tela se estire hasta que el hilo esté recto. Universidad de Tartu Informe de los investigadores En materiales avanzados, el empaque de subprocesos puede codificar la capacidad de estiramiento de la tela, lo que lleva el camino a la adaptación de los wearables a escala industrial.
Como todo el cuerpo es único, lograr un ajuste dinámico perfecto de prendas se ha basado hasta la fecha en la sastrería artesanal que no puede escalar. El bordado de la máquina puede colocar el hilo de carga en patrones arbitrarios, pero se ha aplicado casi exclusivamente para un atractivo visual, como logotipos y decoraciones.
Las máquinas de bordado están ampliamente disponibles en la industria, el uso de pasatiempos y como servicio, sin embargo, su potencial de codificación mecánica sigue siendo en gran medida inexplorada, y el software de bordado disponible no puede diseñar para la mecánica.
El bordado mecánicamente activo convierte las telas estirables en un metamaterial que permite patrones de estiramiento únicos para cada puntada. “El bordado suele ser decorativo: normalmente no queremos que se estire. Pero, ¿qué pasa si lo permitimos?” dijo Leonid Zinatullin, el primer autor del artículo.
Los investigadores se inspiraron en la piel. Tanto los textiles como la piel actúan como metamateriales fibrosos cuyas propiedades dependen de cómo se empacan esas fibras. Las arrugas en la piel son la forma más aparente de embalaje; Sin embargo, las olas en las fibras de colágeno permiten un estiramiento adicional.
Regiones donde el colágeno se empaqueta más densamente estirando más. Los textiles funcionan de manera similar: los hilos en bucle pueden empacar una longitud adicional para dar la capacidad de estiramiento dependiente de la dirección de los tejidos.
Dedos artificiales operados por el aire con piel bordada que guía su movimiento. Dedos artificiales operados por el aire con piel bordada que guía su movimiento. Crédito: Leonid Zinatullin e Indrek deben
Para controlar la capacidad de estiramiento, el equipo de investigación bordó ‘resortes fibrosos’ en zigzag cortos de hilo de poliéster inelástico en un tejido elástico para controlar la capacidad de estiramiento. Una costura recta no se extiende, y una costura en zigzag se extiende hasta que se endereza. La amplitud en zigzag definió cuánto hilo adicional estaba disponible para estirarse antes de que el ‘resorte fibroso’ se enderezara.
Los investigadores balancearon los ‘resortes fibrosos’ en una malla triangular que está bordada en un solo pase. Donde se encuentran dos resortes, la máquina boja un nuevo hilo alrededor del uno colocado anteriormente, formando nudos firmes que no pueden desentrañarse.
Como resultado, toda la tela está cubierta con un mosaico de primavera fibroso con el límite de estiramiento de cada resorte controlado individualmente. Como un triángulo no se puede estirar sin estirar uno de sus lados, era una unidad base perfecta para codificar la capacidad de estiramiento.
Para que el diseño sea práctico, los autores utilizaron un software de dibujo común, junto con una biblioteca de Python personalizada, para codificar la mecánica de la tela. Los tres canales de color de una imagen ráster (rojo, verde y azul) proporcionaron una forma natural de asignar propiedades a la malla triangular de los resortes fibrosos, permitiendo a los diseñadores ‘pintar’ mecánica utilizando flujos de trabajo visuales familiares y convertir las obras de arte directamente en patrones de puntadas.
Textil codificado con bordado. Las secciones de zigzag empacan un hilo adicional para permitir el estiramiento, mientras que las secciones rectas permanecen rígidas. Crédito: Leonid Zinatullin e Indrek deben
Los patrones bordados dieron a los investigadores control sobre la capacidad de estiramiento a una resolución de 7 mm, suficiente para imitar la mecánica de la piel. La superficie del mosaico puede consistir en miles de tales resortes de hilo, cada uno con un límite de estiramiento individual.
Mientras que cada primavera fibrosa actuó de forma independiente, los resortes vecinos combinaron sus límites de estrés para coordinar cómo se deformó el textil. El bordado ahora puede establecer direcciones elásticas e inelásticas en una tela, lo que permite prendas que se extienden con el cuerpo en algunas áreas al tiempo que restringe el movimiento no deseado en otras.
La estiramiento direccional es esencial en la biomecánica de la piel, donde mantiene la tensión y guía el movimiento del cuerpo. El cuero natural y sintético se usa comúnmente en dispositivos portátiles para la estética y la resistencia a la humedad, pero el bronceado elimina la capacidad de estiramiento direccional, y los sustitutos sintéticos generalmente lo descuidan.
Como resultado, el cuero en las prendas es, por defecto, tratarse como una hoja uniforme, muy diferente de la piel. El bordado codificado reproduce el estiramiento anisotrópico, proporcionando una ‘segunda piel’ intrínsecamente compatible que sigue las mismas propiedades mecánicas que el tejido vivo.
“Aunque hay materiales sintéticos que se ven más de la piel que nuestro bordado, nuestra solución está funcionalmente mucho más cerca de la piel natural”, dijo Indrek, el último autor de la obra.
Como demostrador, los investigadores fabricaron calzado a partir de una sola pieza de tela bordada, que contiene más de mil celdas unitarias y casi 20,000 puntadas. Se necesitaba una costura mínima para completar el calzado después del bordado.
El zapato demostrador mostró un buen ajuste al pie, conforme al talón sin flojo excesivo y evitando la torsión de los pies sin restringir la flexión. El calzado codificado podría ayudar a reducir el riesgo de lesiones en actividades que necesitan una alta coordinación del pie, como deportes y en ocupaciones con carga de pie pesado, como la logística.
Par de calzado prototipo hecho de piezas textiles bordadas individuales. Las secciones rectas de hilo (izquierda) mantienen la tela no estirable, mientras que el hilo lleno (derecho) le permite ajustarse al pie del usuario. Crédito: Leonid Zinatullin e Indrek deben prototipos de calzado montado en un último de madera. El textil bordado sigue la forma del último, mostrando cómo el patrón cosido define el ajuste. Crédito: Leonid Zinatullin e Indrek deben el área del talón del calzado bordado mientras se usa. El patrón de hilo lleno permite un ajuste cerrado alrededor del talón sin holgura. Crédito: Leonid Zinatullin e Indrek deben una máquina de bordado que cose el patrón triangular de hilos de hilo sobre la tela elástica. El mosaico cubre la superficie de manera uniforme y no se desmorona. La codificación bordada une software y hardware en uno, con un toque decorativo. Crédito: Leonid Zinatullin e Indrek deben
El hilo interconectado Spring Architecture funciona como una red neuronal física. Cada nodo es un procesador de información simple, pero juntos actúan como más que la suma de sus partes.
Cada nodo participa directamente en el mundo físico, con un comportamiento de tela que surge de estímulos externos y un programa codificado localmente. El prototipo del zapato detectó las fuerzas del pie y la marcha ajustada inmediatamente de acuerdo con sus instrucciones cosidas.
“Proporcionamos customización masiva a velocidad industrial utilizando instrumentación comercial y materiales, combinando software y hardware: el código del programa puede verse literalmente a la vista y tocar con el dedo”, dijo Indrek Must.
El atractivo visual del bordado está completamente retenido e incluso elevado, con el patrón de puntada distintivo y estéticamente agradable, combinando el rendimiento con deseabilidad.
“Es un ejemplo de cómo la ciencia puede ser hermosa, no solo en el atractivo visual, sino también en cómo un código de programa puede esconderse a la vista, enmascarada como una señal natural en las prendas en lugar de un complemento alienante”, agregó.
De esta manera, el trabajo también ayuda a la robótica a sentirse más natural y socialmente aceptado. Dicha base física también podría proporcionar una capa de seguridad para los robots y una interfaz directa para la inteligencia artificial incorporada.
El prototipo de calzado promete una solución altamente escalable para el ajuste del zapato. El mismo principio de codificación también podría extenderse a la ropa deportiva, los soportes ortopédicos y otras prendas, así como superficies de ingeniería donde se necesita estiramiento gradual.
Al convertir el bordado en una herramienta para la mecánica de programación, los investigadores muestran cómo una simple actualización de software puede hacer que los textiles sean más cómodos, más adaptables e inteligentes.
Más información: Leonid Zinatullin et al, codificación textil inspirada en líneas Langer a través de teselaciones bordadas con calificación elástica, materiales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADMA.202500959
Proporcionado por el Consejo de Investigación de Estonia
Cita: el bordado de la máquina codifica líneas de tensión en forma de piel en textiles, que permite dispositivos portátiles-customizables en masa (2025, 11 de septiembre) Recuperado el 11 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-machine-bbroidery-codes-skin-tension.html
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