Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS han desarrollado un marco matemático que puede convertir cualquier hoja de material en cualquier forma prescrita, inspirada en el arte de papel denominado kirigami del japonés, kiri,que significa cortar y kami, que significa papel.
A diferencia de su primo origami más conocido, que usa pliegues para dar forma al papel, el kirigami se basa en un patrón de cortes en una hoja de papel plana para cambiar su flexibilidad y permitir que se convierta en formas 3D. Los artistas han usado esta forma de arte durante mucho tiempo para creartodo, 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, el tamaño y la orientación de los cortes en una hoja plana para que pueda transformarse en cualquierforma ", dijo L. Mahadevan, profesor de Valpine de Matemática Aplicada, Física y Biología Organística y Evolutiva, el autor principal del artículo.
"Específicamente, si se nos da una forma general en dos o tres dimensiones, ¿cómo debemos diseñar los patrones de corte en una forma de referencia para que podamos desplegarla en la forma final en un solo movimiento?", Dijo GaryPT Choi, un estudiante graduado de SEAS y primer autor del artículo. "En este trabajo, resolvemos ese problema identificando las restricciones que deben cumplirse para lograr este patrón de corte, utilice un enfoque de optimización numérica para determinar los patrones, y luego verifique esto experimentalmente "
La investigación se publica en Materiales de la naturaleza .
Esta investigación sigue el trabajo previo del laboratorio de 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 el kirigami que con el origami", dijo Levi Dudte, estudiante graduado en el laboratorio de Mahadevan y coautor del artículo. "La presencia de cortes y agujeros enel interior del material le da a kirigami la capacidad de cambiar significativamente su forma "
"Nuestro trabajo se inspira en el arte, moderado por el rigor de las matemáticas y los desafíos de la ingeniería de la forma. Encontrar teselaciones de kirigami que pueden convertir un cuadrado en un círculo o una hoja plana en un poncho es solo el comienzo. NosotrosPiense 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 pretenden explorar cómo combinar cortes y pliegues para lograr cualquier forma con un conjunto dado de propiedades, vinculando así el origami y el kirigami.
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Croucher y la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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