Al fusionar el antiguo arte del origami con la tecnología del siglo XXI, Los investigadores han creado un enfoque de un solo paso para fabricar estructuras de origami complejas cuyo peso ligero, capacidad de expansión, y la fuerza podría tener aplicaciones en todo, desde dispositivos biomédicos hasta equipos utilizados en la exploración espacial. Hasta ahora, hacer tales estructuras ha implicado múltiples pasos, más de un material, y montaje a partir de piezas más pequeñas.

"Lo que tenemos aquí es la prueba de concepto de un sistema integrado para fabricar origami complejo. Tiene un enorme potencial de aplicaciones, "dijo Glaucio H. Paulino, la Cátedra Raymond Allen Jones y profesor de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental del Instituto de Tecnología de Georgia y líder en el creciente campo de la ingeniería de origami, o usando los principios del origami, matemáticas y geometría para hacer cosas útiles. El otoño pasado, Georgia Tech se convirtió en la primera universidad del país en ofrecer un curso sobre ingeniería de origami, que Paulino enseñó.

Los investigadores utilizaron un tipo relativamente nuevo de impresión 3-D llamada Procesamiento de luz digital (DLP) para crear estructuras de origami innovadoras que no solo son capaces de soportar un peso significativo, sino que también se pueden plegar y plegar repetidamente en una acción similar al empuje lento y tirón de un acordeón. Cuando Paulino informó por primera vez sobre estas estructuras, o "tubos con cremallera, " en 2015, estaban hechos de papel y debían pegarse. En el trabajo actual, los tubos con cremallera, y las complejas estructuras hechas con ellos, están compuestos de un plástico (un polímero) y no requieren ensamblaje.

El trabajo se informó en una edición reciente de Materia blanda , una revista publicada por la Royal Society of Chemistry. Los autores principales son Paulino; H. Jerry Qi, El miembro de la facultad Woodruff en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff de Georgia Tech; y Daining Fang de la Universidad de Pekín y el Instituto de Tecnología de Beijing. Otros autores son Zeang Zhao, estudiante visitante en Georgia Tech ahora en la Universidad de Pekín; Qiang Zhang de la Universidad de Pekín; y Xiao Kuang y Jiangtao Wu de Georgia Tech.

Una tecnología emergente

Hay muchos tipos diferentes de tecnologías de impresión 3D. El más familiar chorro de tinta, ha existido durante unos 20 años. Pero hasta ahora Ha sido difícil crear estructuras impresas en 3-D con las intrincadas características huecas asociadas con el origami complejo porque eliminar los materiales de soporte necesarios para imprimir estas estructuras es un desafío. Más lejos, a diferencia del papel, los materiales impresos en 3D no se podían doblar varias veces sin romperse.

Ingrese DLP y algo de ingeniería creativa. Según Qi, un líder en el campo emergente que colabora con el grupo de Fang en la Universidad de Pekín, DLP ha estado en el laboratorio por un tiempo, pero la comercialización solo comenzó hace unos cinco años. A diferencia de otras técnicas de impresión 3D, crea estructuras imprimiendo capas sucesivas de una resina líquida que luego se cura, o endurecido, por luz ultravioleta.

Para el trabajo actual, los investigadores primero desarrollaron una nueva resina que, cuando está curado, es muy fuerte. "Queríamos un material que no solo fuera suave, pero también se puede doblar cientos de veces sin romperse, "dijo Qi. La resina, Sucesivamente, es clave para un elemento igualmente importante de la obra:pequeñas bisagras. Estas bisagras, que ocurren a lo largo de los pliegues donde se pliega la estructura del origami, permiten el plegado porque están hechos de una capa de resina más fina que los paneles más grandes de los que forman parte. (Los paneles constituyen la mayor parte de la estructura).

Juntos, la nueva resina y las bisagras funcionaron. El equipo utilizó DLP para crear varias estructuras de origami que van desde las células de origami individuales de las que están compuestos los tubos con cremallera hasta un puente complejo compuesto por muchos tubos con cremallera. Todos fueron sometidos a pruebas que demostraron que no solo eran capaces de soportar aproximadamente 100 veces el peso de la estructura de origami, pero también se puede doblar y desplegar repetidamente sin romperse. "Tengo un artículo que imprimí hace unos seis meses que demuestro a la gente todo el tiempo, y todavía está bien "dijo Qi.

¿Que sigue?

¿Que sigue? Entre otras cosas, Qi está trabajando para facilitar aún más la impresión y, al mismo tiempo, explora formas de imprimir materiales con diferentes propiedades. Mientras tanto, El equipo de Paulino creó recientemente un nuevo patrón de origami en la computadora que le entusiasma pero que no ha podido crear físicamente porque es muy complejo. "Creo que el nuevo sistema podría darle vida, " él dijo.