Origami Engineering auf dem Vormarsch
Wissenschaftler entdecken inzwischen den praktischen Nutzen der japanischen Origami-Falttechnik. Neben dem Einsatz in der Bauwirtschaft und Architektur wird erwartet, dass die Falttechnik in Zukunft auch zunehmend Einzug in andere Industrien und vor allem in die Robotik finden wird.
Georgia-Tech-Professor Glaucio Paulino (li.) und Forscher Evgueni Filipov von der Universität von Illinios entwickelten das Design "origami zippered tube“. Dadurch werden Strukturen sehr viel stärker und rigider als bei einem einzelnen Stück Papier, sind aber zugleich für den Transport oder die Lagerung flach faltbar. Die Wissenschaftler kooperieren mit Professor Tomohiro Tachi aus Tokio.
Foto: Rob Felt
An der Universität Tokio wird derzeit an der Entwicklung einer speziellen Software gearbeitet, die es Unternehmen in wenigen Jahren erlauben soll das so genannte „Origami Engineering“ in der Praxis einzusetzen.
Origamizer-Software in Arbeit
Tomohiro Tachi, Dozent an der University of Tokyo, hat bereits ein Software-Programm entwickelt, das Designs für erweiterte Strukturen, die mit der Origami-Falttechnik entstanden sind, berechnet. Mittels Kalkulationen auf dem Computer, ist es möglich Designs zu kreieren, die nicht nur die Form sondern auch Bewegungen wie die Dehnung und das Zusammenziehen des Materials, berücksichtigen. Tachis Ziel ist es in zwei bis drei Jahren eine Origamizer Modelierungssoftware auf den Markt zu bringen.
Zahlreiche Anwendungen im Auge
„Wir denken an Anwendungen, die mobil sind und wiederverwandt werden können, wie beispielsweise faltbare Notunterkünfte oder tragbare Pavillons“, so Tachi. Die Origamizer Design-Software kann automatisch Falt-Anweisungen rückentwickeln wenn eine dreidimensionale Form in das System eingegeben wird.
In Japan gibt es seit Jahrhunderten eine speziell Falttechnik, die unter dem Namen Origami bekannt geworden ist. Sie lässt sich durchaus auch in industriellen Prozessen nutzen.
Quelle: Brian Stauffer
Die Software übt eine quantitative Analyse aus, so dass benachbarte Oberflächen sich gegenseitig berühren wenn das Papier gefaltet wird. Derzeit sind die Software-Bedienungsanleitungen nicht mit verformungsresistenten Materialien wie beispielsweise Metallen kompatibel. Dennoch machen Tachi und sein Team bereits Fortschritte im Umgang mit harten Materialien.
Augenmerk auf Miura-ori-Falttechnik
Wissenschaftler an der Universität Tokio, der Universität Illinois und dem Georgia Institute of Technology sind jüngst auf ein Origami-Design – genannt „origami zippered tube“ – gestoßen, das Strukturen sehr viel stärker und rigider, sie zugleich aber für den Transport oder die Lagerung flach faltbar macht.
Wer Werkstoffe miteinander verbinden will, hat meist mehrere Möglichkeiten. Kleben, Schweißen oder Nieten sind besonders weit verbreitet. Es geht aber auch ganz anders, nämlich durch Falten.
Quelle: Rob Felt
Die Forscher nutzten dabei die Miura-ori-Falttechnik, mit der ein Objekt mit nur einer Bewegung zusammen- oder auseinander geklappt werden kann. Die Methode kann auch auf Materialien wie Plastik und Metall angewandt werden, um Strukturen wie Gebäude aber auch mikroskopische Roboter zu transformieren. Die amerikanische National Science Foundation unterstützt diese Forschung vor allem im Blick auf industrielle Anwendungen.
Interessant für die Industrie
Bei der traditionellen japanischen Faltkunst ist es möglich aus einem quadratischem Papier ohne Schere oder Klebstoff zwei- oder dreidimensionale Objekte zu falten. Dieses Konzept ist für die Industrie ausgesprochen interessant, denn mit der Falttechnik können komplexe Bauteile aus einem Stück gefertigt werden. Damit wird das Kleben, Schweißen oder Nieten überflüssig.
Zudem können Unternehmen mit dem Einsatz der Falttechnik von einem geringeren Materialverbrauch, effizienteren Produktionsabläufen und kürzeren Produktionszeiten profitieren.
Großes Forschungsfeld
Origami hat in Japan und den USA ein erhebliches Forschungsfeld aufgetan. Die japanische Falttechnik wird derzeit auf unterschiedlichste Weise angegangen. Einige Forscher untersuchen vor allem, welche mathematischen Gesetzmäßigkeiten dahinterstecken. Mit Hilfe der Mathematik und Computern arbeiten sie an dreidimensionalen Strukturen aus einem Stück Papier.
Fortschritte werden zudem mit Wabenstrukturen gemacht, die für Gebäude oder Flugzeuge von morgen genutzt werden können. In der Medizin wollen Forscher die Falttechnik für Gefäßprothesen nutzen.
Die amerikanische Raumfahrtagentur Nasa hat die Faltkunst ebenfalls im Visier und will sie für Solarpanels im Weltall nutzen. Ein Beispiel aus der Robotik finden Sie hier.
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