Tubos de papel hacen que las estructuras rígidas de origami

Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

Origami ‘tubos de cremallera’ de enclavamiento tubos de papel en zigzag, se pueden configurar para construir una variedad de estructuras que tienen rigidez y la función, pero se pueden plegar de forma compacta para su almacenamiento o shipping.view más

Crédito: Rob fieltro

Champaign, Ill. – Desde el envío y la construcción al espacio exterior, origami podría poner una torcedura plegada en la ingeniería estructural.

Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, el Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad de Tokio han desarrollado una nueva configuración “tubo de cremallera” que hace que las estructuras de papel que son lo suficientemente rígido para mantener el peso, pero puede plegarse para facilitar su transporte y almacenamiento . Su método se podría aplicar a otros materiales delgados, tales como plástico o metal, para transformar las estructuras de los muebles a los edificios a robots microscópicos.

Illinois graduado investigador Evgueni Filipov, profesor de Georgia Tech Glaucio Paulino y la Universidad de Tokio profesor Tomohiro Tachi publicaron su trabajo en theProceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

Origami estructuras serían útiles en muchas aplicaciones de ingeniería y cotidianos, como un brazo robótico que podría extender la mano y crujir, una grúa de construcción que podrían doblar a recoger o entregar una carga, o pop-up muebles. Paulino ve un potencial especial para el montaje rápido de los refugios de emergencia, puentes y otras infraestructuras como consecuencia de un desastre natural.

“Origami convirtió en más de un objetivo para la ingeniería y la ciencia sólo en los últimos cinco años más o menos,” dijo Filipov. “Mucho de esto fue impulsado por la exploración del espacio, para poder poner en marcha estructuras de forma compacta y desplegarlos en el espacio. Pero nosotros estamos empezando a ver la forma en que tiene potencial para una gran cantidad de diferentes campos de la ingeniería. Se podría prefabricar algo en una fábrica, enviarlo de forma compacta y desplegarlo en el lugar “.

Los investigadores utilizan una técnica de origami particular llamado plegado Miura-ori. Ellos hacen tiras precisas, plegado en zigzag de papel, y luego pegar dos tiras juntas para hacer un tubo. Mientras que la única tira de papel es muy flexible, el tubo es más rígido y no se pliega en todas las direcciones posibles.

Los investigadores trataron de tubos de acoplamiento en diferentes configuraciones para ver si se añaden a la rigidez estructural de las estructuras de papel. Encontraron que enclavar dos tubos en forma de cremallera, los hizo mucho más rígido y más difícil de torcer o doblar. La estructura se pliega plana, sin embargo, rápidamente y fácilmente se expande a la configuración de tubo rígido.

“La geometría realmente juega un papel”, dijo Paulino, un ex profesor de ingeniería civil y ambiental de Illinois. “Estamos poniendo dos tubos juntos de una manera extraña. Lo que queremos es una estructura que es flexible y rígida, al mismo tiempo. Esto es sólo papel, pero tiene un enorme rigidez “.

La configuración de la cremallera funciona incluso con tubos que tienen diferentes ángulos de plegado. Mediante la combinación de tubos con diferentes geometrías, los investigadores pueden hacer muchas estructuras tridimensionales diferentes, como un puente, un toldo o una torre.

“La capacidad de cambiar la funcionalidad en tiempo real es una ventaja real en el origami,” dijo Filipov. “Al tener estas estructuras transformables, puede cambiar su funcionalidad y que sean adaptables. Son reconfigurable. Puede cambiar las características de los materiales: Puede hacerlos más rígida o más suave en función del uso previsto “.

El equipo utiliza prototipos de papel para demostrar cómo una hoja delgada, flexible se puede plegar en estructuras funcionales, pero sus técnicas se podría aplicar a otros materiales delgados, dijo Filipov. aplicaciones a mayor escala podrían combinar paneles de metal o de plástico con bisagras.

A continuación, los investigadores planean explorar nuevas combinaciones de tubos con diferentes ángulos de plegado para construir nuevas estructuras. También esperan poder aplicar sus técnicas a otros materiales y explorar aplicaciones de construcción a gran escala en las estructuras microscópicas para dispositivos biomédicos o robótica.

“Todas estas ideas se aplican a partir de la nanoescala y microescala hasta grandes escalas e incluso las estructuras que la NASA desplegar en el espacio”, dijo Paulino. “En función de su interés, las aplicaciones son infinitas. Acabamos de raspar la superficie. Una vez que tenga un concepto de gran alcance, que creemos que es el acoplamiento de la cremallera, se puede explorar aplicaciones en muchas áreas diferentes “.

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