Riassunto:
Molto probabilmente hai visto una sfera di Hoberman: un reticolo dinamico di aste articolate che possono collassare o espandersi con solo una piccola forza manuale. Ispirandosi all'antica arte giapponese dell'origami e del taglio della carta, un gruppo di ricerca dell'Università di Harvard negli Stati Uniti e dell'Università di Tokyo in Giappone ha sviluppato una serie di strutture espandibili.
Sono simili alle sfere di Hobermann, anch'esse collegate da aste e giunti a forbice. I ricercatori lo chiamano "superficie pieghevole a forbice e reticolo composito planare", ma potrebbe essere più interessante e più facile da scrivere se si chiamasse "Hobegami".
In questo studio, un reticolo composito planare a forma di toro può essere piegato in un cilindro. "L'origami mostra come le pieghe codificano la forma, e il kirigami mostra come i tagli rilasciano il movimento e danno funzione alla struttura", ha detto l'autore senior Lakshmi Narayanan Mahadevan, professore di matematica applicata, biologia organismica e fisica all'Università di Harvard. "Questo studio presenta una complementarità. Domanda: cosa si può ottenere quando gli elementi costitutivi di base non sono più pieghe o tagli, ma connessioni? ”
Per oggetti, strumenti, strutture e veicoli, la piegabilità è una caratteristica di progettazione preziosa quando il volume, non solo la massa, è il fattore limitante. Che tu stia pilotando un sottomarino, un aereo cargo o un veicolo spaziale per rifornire la stazione spaziale, se riesci a sostenere i costi del carburante del peso extra, invece di ridurre il numero di oggetti che trasporti e scegliere oggetti non pieghevoli, puoi caricare più mobili pieghevoli, caschi, impianti chirurgici, habitat, cubesat, tute spaziali, tori di volo e ali volanti, riducendo così il numero di trasporti costosi e rischiosi.
Per rendere la piegabilità una caratteristica fondamentale della progettazione degli oggetti, il team di Toyonaga ha ideato un algoritmo di progettazione analitica in grado di costruire gradualmente superfici complesse a forbice. Toyonaga spiega: "La forma complessiva può essere compresa attraverso regole puramente locali, che possono modellare la struttura completa sulla base di una serie di semplici decisioni geometriche."
Questo approccio "blocco per blocco" consiste nel costruire giunto per giunto per essere precisi, partendo da una singola connessione e lavorando verso l'alto per costruire il tutto, piuttosto che partire dalla forma completa e poi lavorare all'indietro per ricavare i giunti discreti al suo interno. L'intero processo richiede solo pochi parametri di progettazione.
Utilizzando questo metodo, il team di Toyonaga, insieme a Colter J. Decker e Robert J. Wood dell'Università di Harvard, e Seri Nishimoto e Tomohiro Tate dell'Università di Tokyo, hanno progettato e fabbricato strutture in una varietà di forme, tra cui spirali, tori e strutture a "scatola delle uova".
Queste strutture dinamiche potrebbero non corrispondere del tutto alle imponenti descrizioni contenute nell'articolo del gruppo di ricerca, ma il reticolo composito planare di Harvard presenta un altro vantaggio aggiuntivo non menzionato nell'articolo: l'estetica. Con le loro eleganti forme geometriche, queste strutture “Hobegami” possono ispirare più designer a incorporare la piegabilità nella progettazione dei prodotti. Dopotutto, chi sceglierebbe un oggetto statico se potessi scegliere un prodotto che cambia dinamicamente forma come una versione a bassa tecnologia di Transformers rispetto a una scatola, una sedia, un tavolo, una tenda o un altro oggetto utilitario?
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