Investigadores han creado un nuevo tipo de origami que puede transformarse de un patrón en uno diferente

Se han utilizado estructuras basadas en origami para crear conjuntos solares desplegables para el espacio, sistemas acústicos adaptables para salas sinfónicas e incluso sistemas de protección contra choques para drones voladores.

Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han creado un nuevo tipo de origami que puede transformarse de un patrón en uno diferente, o incluso en un híbrido de dos patrones, alterando instantáneamente muchas de sus características estructurales.

La investigación, que fue apoyada por la National Science Foundation, podría desbloquear nuevos tipos de estructuras o metamateriales basados ​​en origami que aprovechen las características de dos tipos de origami.

"Este origami híbrido permite propiedades mecánicas reprogramables y la capacidad de cambiar esas propiedades mientras el material está en servicio", dijo Glaucio Paulino, profesor de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental de Georgia Tech.

Los investigadores comenzaron con dos tipos de patrones de origami: el Miura-ori y el eggbox, los cuales se pueden formar en hojas de patrones repetitivos. El Miura-ori parece hileras de zigzags plegados, mientras que el patrón de la caja de huevos se asemeja a una cordillera con picos y valles que se repiten.

Ambos son capaces de comprimirse en un espacio muy pequeño, pero cuando se expanden se comportan de manera diferente entre sí en la forma en que responden a la flexión. El patrón de la caja de huevos se asemeja a una cúpula cuando se dobla, y el Miura-ori toma la forma de una silla de montar.

"Tradicionalmente, si tiene un patrón de caja de huevos, está atrapado en las características de ese patrón en particular", dijo Paulino, quien también es el Presidente de Ingeniería Raymond Allen Jones en la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental. "Con este nuevo patrón, que llamamos morph, ese ya no es el caso".

El nuevo patrón de origami logra su capacidad de transformación mediante el rediseño de la geometría de dos de los cuatro planos que forman una sección del origami. Al contraer esos dos planos en un lado, permite que sus pliegues se desplacen de una montaña a un valle, o en otras palabras, que se doblen en la dirección opuesta. Y, lo que es más importante, la transición de pico a valle puede ocurrir si el origami se forma a partir de un material flexible como el papel o un material rígido como el metal.

Eso significa, por ejemplo, que las estructuras basadas en origami utilizadas para los sistemas acústicos, que ya son capaces de expandirse y contraerse para aumentar o disminuir el volumen de la respuesta de sonido, podrían ir un paso más allá, cambiando la forma en que se doblan para ofrecer potencialmente Una gama aún mayor de respuestas resonantes. En el ejemplo del sistema de protección contra choques con aviones no tripulados, el nuevo patrón de origami podría ofrecer otras opciones de personalización o alterar aspectos de su resistencia al impacto, dijo Paulino.

"Las inversiones de NSF en la investigación fundamental de materiales de arquitectura han empujado las fronteras y creado estructuras de" cambio de forma "para aplicaciones en exploración espacial, robótica y medicina", dijo Robert B. Stone, director de la división de Innovación Civil, Mecánica y de Fabricación de NSF.

El nuevo patrón de origami también es capaz de adoptar una estructura híbrida, donde ciertas filas se doblan en una configuración y otras se doblan en la otra. En tal configuración, la estructura exhibiría características de ambos tipos.

"Hay una gran cantidad de combinaciones en términos de cómo se podrían configurar, lo que ofrece muchas posibilidades de personalización para estructuras basadas en el patrón de transformación", dijo Ke Liu, un ex estudiante graduado en Georgia Tech y ahora un becario postdoctoral en El Instituto de Tecnología de California.

Otra característica única del patrón de variación es lo que sucede cuando una fila Miura-ori está situada entre dos filas de eggbox. Normalmente, cuando se aplica tensión para separar cualquiera de los patrones, estos responden cediendo y aplanando su forma. Sin embargo, en esta nueva instancia, el patrón Miura-ori se bloquea en su lugar.

"El bloqueo es muy fuerte, y no hay otra manera de romper esa retención que rasgar toda la estructura", dijo Phanisri Pratapa, ex becario postdoctoral en Georgia Tech y ahora profesor asistente de ingeniería civil en el Instituto Indio de India. Tecnología madras.

El bloqueo podría permitir a las estructuras limitar la cantidad de expansión posible y cambiar ese límite sobre la marcha, dijo Pratapa.  @mundiario