Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han desarrollado un marco matemático que puede convertir cualquier hoja de material en cualquier forma prescrita, inspirado en el arte de papel llamado kirigami (del japonés, kiri, significa cortar y kami, significa papel).

A diferencia de su primo más conocido, el origami, que utiliza pliegues para dar forma al papel, kirigami se basa en un patrón de cortes en una hoja de papel plana para cambiar su flexibilidad y permitirle transformarse en formas tridimensionales. Los artistas han utilizado durante mucho tiempo esta forma de arte para crear de todo, desde tarjetas emergentes hasta castillos y dragones.

"Preguntamos si es posible descubrir los principios matemáticos básicos que subyacen al kirigami y usarlos para crear algoritmos que nos permitan diseñar el número". tamaño y orientación de los cortes en una hoja plana para que se pueda transformar en cualquier forma dada, "dijo L. Mahadevan, Catedrático de Matemática Aplicada de Valpine, Física, y Biología Organísmica y Evolutiva, el autor principal del artículo.

"Específicamente, si se nos da una forma general en dos o tres dimensiones, ¿Cómo deberíamos diseñar los patrones de corte en una forma de referencia para que podamos desplegarlos a la forma final en un solo movimiento? ", dijo Gary P. T. Choi, estudiante de posgrado en SEAS y primer autor del artículo. "En este trabajo, resolvemos ese problema identificando las restricciones que deben cumplirse para lograr este patrón de corte, utilizar un enfoque de optimización numérica para determinar los patrones, y luego verifíquelo experimentalmente ".

La investigación se publica en Materiales de la naturaleza .

Esta investigación sigue un trabajo anterior del laboratorio Mahadevan que caracterizó cómo los patrones basados ​​en origami podrían usarse como bloques de construcción para crear casi cualquier forma curva tridimensional.

"De hecho, pudimos hacer un poco más con kirigami de lo que pudimos hacer con origami, "dijo Levi Dudte, estudiante de posgrado en el laboratorio Mahadevan y coautor del artículo. "La presencia de cortes y agujeros en el interior del material le da a kirigami la capacidad de cambiar su forma de manera significativa".

"Nuestro trabajo se inspira en el arte, templado por el rigor de las matemáticas, y los desafíos de la ingeniería de la forma. Encontrar teselaciones de kirigami que puedan convertir un cuadrado en un círculo, o una sábana plana en un poncho es solo el comienzo. Creemos que esto es solo el comienzo de una clase de nuevas formas de diseñar formas en la era digital utilizando geometría, topología, y computación, "dijo Mahadevan.

A continuación, los investigadores tienen como objetivo explorar cómo combinar cortes y pliegues para lograr cualquier forma con un conjunto determinado de propiedades. vinculando así el origami y el kirigami.