Ao combinar a antiga arte do origami com a tecnologia do século 21, pesquisadores criaram uma abordagem de uma etapa para a fabricação de estruturas complexas de origami cujo peso leve, Expansibilidade, e a força pode ter aplicações em tudo, desde dispositivos biomédicos a equipamentos usados ​​na exploração espacial. Até agora, fazer tais estruturas envolveu várias etapas, mais de um material, e montagem de peças menores.

"O que temos aqui é a prova de conceito de um sistema integrado para a fabricação de origami complexo. Ele tem um enorme potencial de aplicações, "disse Glaucio H. Paulino, o presidente Raymond Allen Jones e professor da Escola de Engenharia Civil e Ambiental do Instituto de Tecnologia da Geórgia e líder no crescente campo da engenharia de origami, ou usando os princípios do origami, matemática e geometria para fazer coisas úteis. No outono passado, a Georgia Tech se tornou a primeira universidade no país a oferecer um curso de engenharia de origami, que Paulino ensinou.

Os pesquisadores usaram um tipo relativamente novo de impressão 3-D chamado Digital Light Processing (DLP) para criar estruturas de origami inovadoras que não só são capazes de suportar um peso significativo, mas também podem ser dobradas e redobradas repetidamente em uma ação semelhante ao empurrão lento e puxar de um acordeão. Quando Paulino relatou pela primeira vez essas estruturas, ou "tubos com zíper, "em 2015, eles eram feitos de papel e precisavam ser colados. No trabalho atual, os tubos com zíper - e estruturas complexas feitas deles - são compostos de um plástico (um polímero) e não requerem montagem.

O trabalho foi relatado em uma edição recente da Matéria Macia , um jornal publicado pela Royal Society of Chemistry. Os autores principais são Paulino; H. Jerry Qi, The Woodruff Faculty Fellow na George W. Woodruff School of Mechanical Engineering da Georgia Tech; e Daining Fang, da Universidade de Pequim e do Instituto de Tecnologia de Pequim. Outros autores são Zeang Zhao, um estudante visitante na Georgia Tech agora na Universidade de Pequim; Qiang Zhang, da Universidade de Pequim; e Xiao Kuang e Jiangtao Wu da Georgia Tech.

Uma Tecnologia Emergente

Existem muitos tipos diferentes de tecnologias de impressão 3-D. O mais familiar, jato de tinta, já existe há cerca de 20 anos. Mas até agora, tem sido difícil criar estruturas impressas em 3D com os intrincados recursos ocos associados ao origami complexo porque a remoção dos materiais de suporte necessários para imprimir essas estruturas é um desafio. Avançar, ao contrário do papel, os materiais impressos em 3D não podiam ser dobrados várias vezes sem quebrar.

Digite DLP e alguma engenharia criativa. De acordo com Qi, um líder no campo emergente colaborando com o grupo de Fang na Universidade de Pequim, DLP está no laboratório há um tempo, mas a comercialização só começou há cerca de cinco anos. Ao contrário de outras técnicas de impressão 3-D, ele cria estruturas imprimindo camadas sucessivas de uma resina líquida que é então curada, ou endurecido, por luz ultravioleta.

Para o trabalho atual, os pesquisadores primeiro desenvolveram uma nova resina que, quando curado, é muito forte. “Queríamos um material que não fosse apenas macio, mas também pode ser dobrado centenas de vezes sem quebrar, "disse Qi. A resina, por sua vez, é a chave para um elemento igualmente importante do trabalho:dobradiças minúsculas. Essas dobradiças, que ocorrem ao longo dos vincos onde a estrutura do origami se dobra, permitem dobrar porque são feitos de uma camada mais fina de resina do que os painéis maiores dos quais fazem parte. (Os painéis constituem a maior parte da estrutura.)

Juntas, a nova resina e as dobradiças funcionaram. A equipe usou DLP para criar várias estruturas de origami, desde as células individuais de origami das quais os tubos com zíper são compostos até uma ponte complexa composta de muitos tubos com zíper. Todos foram submetidos a testes que mostraram que eles não eram apenas capazes de carregar cerca de 100 vezes o peso da estrutura do origami, mas também pode ser repetidamente dobrado e desdobrado sem quebrar. "Tenho um artigo que imprimi há cerca de seis meses e que demonstro para as pessoas o tempo todo, e ainda está bem, "disse Qi.

Qual é o próximo?

Qual é o próximo? Entre outras coisas, Qi está trabalhando para tornar a impressão ainda mais fácil, enquanto também explora maneiras de imprimir materiais com propriedades diferentes. Enquanto isso, A equipe de Paulino criou recentemente um novo padrão de origami no computador que o entusiasma, mas que não conseguiu fazer fisicamente por ser muito complexo. "Acho que o novo sistema pode trazê-lo à vida, " ele disse.