Sie haben vielleicht noch nie von Kirigami gehört, Origamis weniger bekanntem Cousin. Die Variation von Origami beruht darauf, Papier zu schneiden, anstatt es zu falten - "Kiri" steht für "Schneiden" und "Kami" für Papier - und wird seit langem verwendetPopup-Karten und Bücher.
In einer Verbindung von Mathematik und alten japanischen dekorativen Traditionen wurde gerade herausgefunden, dass Harvard-Forscher ein mathematisches Modell entwickelt haben, mit dem sie ein Kirigami-Blatt Papier so schneiden können, dass es zu einem gerechten geformt werden kannüber jede 3D-Form.
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Mathematische Prinzipien des Kirigami
Die Gruppe der Harvard-Forscher, die hinter der Studie stehen, ist der Ansicht, dass ihre Arbeit dazu verwendet werden kann, die Tradition des Kirigami auf das Ingenieurwesen anzuwenden, indem flexible Konstruktionsformen geschaffen werden.
"Wir haben gefragt, ob es möglich ist, die mathematischen Grundprinzipien aufzudecken, die Kirigami zugrunde liegen, und sie zu verwenden, um Algorithmen zu erstellen, mit denen wir die Anzahl, Größe und Ausrichtung der Schnitte in einem flachen Blatt so gestalten können, dass sie sich in ein bestimmtes verwandeln könnenForm ", sagte L. Mahadevan, de Valpine Professor für Angewandte Mathematik und leitender Autor des Papiers in a Pressemitteilung .
"Insbesondere wenn wir eine allgemeine Form in zwei oder drei Dimensionen erhalten, wie sollten wir die Schnittmuster in einer Referenzform entwerfen, damit sie in einer Bewegung in die endgültige Form gebracht werden können?", Sagte GaryPT Choi, Doktorand an der SEAS und Erstautor der Arbeit.
"In dieser Arbeit lösen wir dieses Problem, indem wir die Einschränkungen identifizieren, die erfüllt sein müssen, um dieses Schnittmuster zu erreichen. Verwenden Sie einen numerischen Optimierungsansatz, um die Muster zu bestimmen, und überprüfen Sie dies dann experimentell."
Technische Anwendungen
Vielleicht besteht eine Möglichkeit, diese Erkenntnisse zu nutzen, darin, faltbare Unterkünfte und Unterkünfte zu schaffen, wie z. Skyshelter.zip ein Konzept für faltbare Wolkenkratzer für Katastrophengebiete.
Diese Forschung basiert auf früheren Arbeiten vom Mahadevan-Labor, das untersuchte, wie Origami-Muster als Bausteine verwendet werden können, um eine Vielzahl von 3D-Formen zu erstellen.
"Unsere Arbeit basiert auf der Inspiration der Kunst, die durch die Strenge der Mathematik und die Herausforderungen der technischen Form gemildert wird. Das Finden von Kirigami-Tessellationen, die ein Quadrat in einen Kreis oder ein flaches Blatt in einen Poncho verwandeln können, ist nur der Anfang."sagte Mahadevan.
Das Wissenschaftlerteam sieht dies als "nur den Beginn einer Klasse neuer Methoden, um Formen im digitalen Zeitalter mithilfe von Geometrie, Topologie und Berechnung zu konstruieren."
Als nächstes werden die Forscher nach Möglichkeiten suchen, die nützlichen Eigenschaften von Kirigami und Origami zu verknüpfen, um einen noch flexibleren Rahmen für Ingenieure zu schaffen.
Die Forschung war veröffentlicht in Naturmaterialien .