Hay una línea muy delgada entre las matemáticas y el arte. Resulta que lo mismo puede decirse de la ciencia de los materiales y el arte del papel.
A primera vista, el patrón de mosaico plano desarrollado por los investigadores no parece demasiado especial. Pero una vez que tiras del pequeño hilo que sobresale del costado, la cuadrícula se transforma rápidamente en, bueno, cualquier estructura 3D que deba ser. El nuevo material, inspirado en la técnica japonesa del arte del papel conocida como kirigamipodría tener una impresionante gama de aplicaciones, desde dispositivos médicos transportables y robots plegables hasta hábitats espaciales modulares en Marte.
Los investigadores, dirigidos por el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT, describen el nuevo material en un reciente Transacciones ACM en gráficos papel.
Algoritmo inspirado en el arte
Para el nuevo material, los investigadores desarrollaron un algoritmo que traduce la estructura 3D proporcionada por los usuarios en una cuadrícula plana de mosaicos cuadriláteros. Esto imita cómo los artistas que practican kirigami (literalmente japonés, «cortar papel») cortan el material de ciertas maneras para «codificarlo con propiedades únicas», explicaron los investigadores. Noticias del MIT.
El mecanismo específico aplicado aquí se conoce como mecanismo auxético, que se refiere a una estructura que se vuelve más gruesa cuando se estira pero se adelgaza cuando se comprime.
Luego, el algoritmo calcula la «ruta óptima de la cuerda» para minimizar la fricción y conectar los puntos de elevación a lo largo de la superficie, de modo que las rejillas se conviertan en la estructura 3D deseada con un suave tirón de una cuerda.
«La simplicidad de todo el mecanismo de actuación es un beneficio real de nuestro enfoque», dijo a MIT News Akib Zaman, autor principal del estudio y estudiante de posgrado en el MIT. «Todo lo que tienen que hacer es ingresar su diseño y nuestro algoritmo automáticamente se encarga del resto».
La silla que sostenía
Después de múltiples simulaciones, el equipo finalmente utilizó su método para diseñar varios objetos de la vida real. Estos incluían herramientas médicas como férulas o correctores de postura y estructuras similares a iglús.
Es más, el algoritmo es «agnóstico al método de fabricación», por lo que los investigadores utilizaron cajas de madera contrachapada cortadas con láser para crear una silla de tamaño humano totalmente desplegable, y se mantuvo cuando se usó como una silla real, según el artículo.
Dicho esto, probablemente habrá “desafíos de ingeniería de escala específica” para estructuras arquitectónicas más grandes, señalaron los investigadores en el artículo. Pero el novedoso método es fácil de usar y relativamente accesible, por lo que el equipo ahora está explorando con entusiasmo formas de abordar estos desafíos, además de construir estructuras más pequeñas con esta técnica.
«Espero que la gente pueda utilizar este método para crear una amplia variedad de estructuras desplegables diferentes», dijo Zaman.
