Il disegno di Leonardo che rappresenta il primo telaio meccanico mai apparso, è riportato nel Codice Atlantico, foglio 985r. (ex 385r.a).
Tutte le azioni e i movimenti necessari a formare il tessuto sono forniti da un unico albero che può essere mosso a mano da una persona grazie a una manovella.
Il disegno del telaio, che occupa circa un sesto del foglio originale, è eseguito a matita con particolari a penna. E' fatto risalire agli anni 1495-96, in corrispondenza del primo soggiorno milanese. Sopra il disegno della macchina una scritta dice:
"La rota del primo moto arà da destra 2 denti per movere le due calcule (leve che muovono i fili di ordito). E da sinistra arà uno
solo dente per movere la ruffianella (ruota intermedia); la quale ruffianella arà sei denti di mezza oncia dall'uno estremo di dente
all'altro; e la terza rota mossa dalla detta ruffianella arà dodici denti di simili intervalli e lunghezza di que' della ruffianella".
Sotto lo stesso disegno Leonardo, consapevole della portata della sua invenzione, con grafia più grande scrive "Questa è seconda alla stampa delle lettere e non meno utile e esercitata dalli omini e di più guadagno, e più bella e sottile invenzione".
L'ideazione del telaio meccanico ha obbligato Leonardo a scomporre i movimenti del telaio a mano orizzontale all'epoca ampiamente in uso sia in Toscana che in Lombardia.
La conoscenza profonda dei movimenti non lineari e degli automi che Leonardo aveva, trova in questa macchina - una delle più complesse da lui ideate - una sintesi molto elevata. Il Telaio è disposto essenzialmente su due livelli: il superiore con i dispositivi di tessitura veri e propri e l'inferiore con gli organi di svolgimento dell'ordito e avvolgimento del tessuto. Un solo operatore compie il lavoro girando la manovella; deve in pari tempo badare al buon andamento della navetta, alla giusta tensione del tessuto e alle possibili rotture dei fili. L'esemplare esposto è in grado di produrre due centimetri di tela alta un braccio (circa 60 cm) al minuto.
Con il disegno del Codice Atlantico è la prima volta che si ha la rappresentazione completa di un telaio. Una rappresentazione sintetica, ridotta all'essenziale (misura 10 x 6 cm. circa) e senza strutture portanti: a tratti un po' ermetica, ma con tutti i meccanismi presenti.
Leonardo rappresenta la geniale soluzione del problema di svolgere l'ordito e avvolgere il tessuto finito mantenendo la necessaria tesatura dei fili e della tela.
L'idea è consistita nel collegare con una cinghia forata (un cingolo vero e proprio) le ruote con denti di legno che muovono i due rulli avvolgitori: tendendo uno si tende anche l'altro.
In mezzo è inserito un efficace tenditore regolabile con due pesi. L'aspetto sorprendente di tale soluzione è che essa venne introdotta una ventina di anni fa nei modernissimi telai automatici elettronici.
Anche la navetta lanciata meccanicamente fu una novità nella tessitura. Per fare nastri Leonardo studia molti tipi di navette accompagnate; ma per un tessuto di 60 centimetri di altezza la cosa è molto più difficile. Finisce per disegnare due dispositivi di lancio, dei quali uno molto efficace, regolabile in intensità, è disegnato a fianco del telaio.
Solo nel 1733 la navetta lanciata, o volante, verrà introdotta nei telai a mano ad opera dell'inglese Kay. Dopo il disegno di Leonardo non si hanno infatti notizie di telai così automatizzati, che compariranno nei primi anni dell'Ottocento in Inghilterra proprio per fabbricare tela. Ma nemmeno allora tutte le idee di Leonardo vi vennero trasferite. Quel progetto era arrivato con un anticipo di tre secoli!
A partire dal 1999, il Museo della Scienza e della Tecnologia di Milano incarica Flavio Crippa di un studio complessivo di tutte le macchine tessili presenti nei codici leonardeschi, oggi tutti disponibili in fedeli riproduzioni.
A conclusione dello studio è stata suggerita la costruzione al vero di alcune macchine tra le più innovative; tra queste appunto il telaio. non a caso il Museo conserva uno dei tre esemplari di modelli dello stesso telaio costruiti da Luigi Boldetti tra il 1950 e il 1954 con l'aiuto di Giovanni Strobino, un grande esperto di tessitura industriale.
Tra gli studiosi che in passato studiarono e pubblicarono studi sul telaio di Leonardo, per primo il tecnologo tedesco Theodor Beck pubblicò le interpretazioni intuitive del disegno di Leonardo tra il 1896 e il 1906, utilizzando i facsimili di tutto il Codice Atlantico stampati a Milano dall'editore Hoepli.
Nel 2001 Flavio Crippa inizia lo studio per la costruzione al vero del telaio e, utilizzando sia i disegni leonardeschi che le note interpretative lasciate dai predecessori, arriva ad un primo abbozzo su carta di tutti gli azionamenti.
Con il contributo del disegnatore CAD Patrik Spreafico sono stati disegnati e simulati tutti i movimenti per verificare la loro compatibilità reciproca e realizzati i disegni esecutivi delle centinaia di parti costituenti la macchina, consentendo di approssimare il progetto all'80-90%. Era infatti impossibile valutare esattamente, senza prove pratiche, gli attriti della navetta, il tempo di richiamo della leva di lancio, la compressione della trama e tanto altro.
Il lavoro di costruzione del telaio inizia nel gennaio 2002 ad opera di Giuseppe Pellegrini, reduce dalla costruzione di altre macchine tratte da disegni leonardeschi. L'attività si è svolta alla falegnameria "Di Renzo" di Fizzonasco e ha richiesto circa dieci mesi.
Uno dei primi problemi affrontati è stato quello di individuare i legni che Leonardo avrebbe potuto usare ma che allo stesso tempo permettessero il funzionamento ottimale della macchina in movimento.
Per la struttura del telaio si è usato legno di larice, resinoso e allo stesso tempo resistente. Per la maggior parte degli ingranaggi è stato usato faggio evaporato. I denti degli ingranaggi sono stati ricostruiti in legno di leccio che garantisce, per la sua durezza, capacità di sopportare notevoli sforzi senza eccessiva usura.
I cuscinetti, usati a supporto dei rulli, sono stati costruiti in legno di ulivo che, autolubrificandosi, assicura uno scorrimento con poco attrito.
Il grande rullo centrale, costruito in legno di pioppo, svolge nella macchina la funzione assegnata ad un moderno volano, ossia di garantire riserva di energia per tutto il movimento. Il ferro è stato utilizzato per la costruzione dei perni di tutti i rulli e degli alberi di trasmissione.
Le prove necessarie sono state molte: occorreva che i movimenti risultassero ben funzionali ma era necessario che gli sforzi e gli attriti fossero ridotti al minimo. Essenziali anche i tempi di arresto di un azione per dare tempo all'altra di realizzarsi, fasi e sincronismi.
Da tutte queste prove si è compreso molto bene quali e quanti dovettero essere i tentativi e gli sforzi di Leonardo prima di trovare la soluzione. Trova così spiegazione la modifica apportata nel disegno originale, cambiando il numero di denti di due ingranaggi rispetto a quelli già disegnati.
Per risolvere alcuni problemi hanno dato un loro significativo apporto Alberto Tagliabue, un studioso di tessuti antichi e Gianni Lambrugo, tessitore di professione, che ha fornito l'ordito completo.
Al fine dell'ottimale funzionamento complessivo, sono state necessarie parecchie prove per la messa a punto dei movimenti del pettine e della navetta e, a novembre, il telaio era pronto per le visite e le prove formali in fabbrica.
Il ruolo del Museo: tutte le fasi di ricerche storiche, progettazione e realizzazione del telaio sono state seguite da Salvatore Sutera, Dirigente del Museo e studioso di Leonardo.
A cinquant'anni di distanza dall'inaugurazione della galleria di Leonardo il Museo è orgoglioso di presentare al suo pubblico la realizzazione di questa invenzione, che per la sua complessità e novità costituisce una delle più belle e complicate ricostruzioni di macchine funzionanti di Leonardo da Vinci