Los científicos usan kirigami

Una forma de arte japonesa centenaria podría dar lugar a métodos de fabricación de próxima generación, como el corcho, tan resistente como el acero.

Por Andrés Pablo | Publicado el 23 de agosto de 2023 a las 12:00 p.m.EDT

El antiguo arte japonés de doblar y cortar papel conocido como kirigami ha inspirado cada vez más una nueva generación de materiales de ingeniería, dando como resultado diseños sorprendentemente bellos y resistentes. La última versión, cortesía de investigadores del MIT, agrega atributos que se encuentran tanto en el panal como en los huesos humanos para fortalecer aún más los materiales arquitectónicos avanzados, así como también aumentar potencialmente la resiliencia de ciertos aviones, naves espaciales y robots.

Como se detalla en un nuevo artículo que se presentará en la próxima Conferencia sobre Computación e Información en Ingeniería de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos, el equipo del Centro de Bits y Átomos (CBA) del MIT desarrolló un método novedoso para fabricar redes de placas: materiales útiles de alto rendimiento. en diseños automotrices y aeroespaciales. “Este material es como el corcho de acero. Es más ligero que el corcho, pero tiene una gran resistencia y rigidez”, explica Neil Gershefeld, autor principal del artículo e investigador principal en el Centro de Bits y Átomos (CBA) del MIT.

Para lograr su avance, los ingenieros alteraron un pliegue tradicional de origami Miura-ori que ya se usaba en la creación de celosías de placas para "estructuras tipo sándwich", que colocan un núcleo corrugado entre dos placas planas. Aunque las estructuras sándwich de celosía de placas estándar a menudo se fabrican con adhesivos y soldaduras lentos, costosos y difíciles, el equipo modificó los ángulos agudos de un diseño de Miura-ori en facetas, lo que permitió unir las placas mediante remaches y pernos. Este diseño modificado se puede personalizar aún más mediante diferentes patrones y formas de pliegue para perfeccionar la rigidez, la flexibilidad y la resistencia específicas, de manera muy similar a las formas celulares que se encuentran dentro de los huesos y los panales.

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Según los hallazgos del equipo, las celosías de placas aumentadas con kirigami resistieron tres veces más fuerza que los diseños corrugados de aluminio estándar. Estas variaciones son inmensamente prometedoras para las secciones ligeras y amortiguadoras necesarias en automóviles, aviones y naves espaciales.

"La construcción de redes de placas ha sido tan difícil que ha habido poca investigación a escala macro", explicó Alfonso Parra Rubio, coautor principal del artículo y asistente de investigación en el CBA. "Creemos que el plegado es un camino hacia una utilización más sencilla de este tipo de estructura de placas hecha de metales".

Para demostrar las capacidades estructurales y artísticas inspiradas en el kirigami, algunos de los estudiantes graduados del equipo incluso diseñaron un trío de grandes esculturas tridimensionales que actualmente se exhiben en el MIT Media Lab. “Al final del día, la pieza artística sólo es posible gracias a las contribuciones de matemáticas e ingeniería que mostramos en nuestros artículos”, dijo Parra Rubio. "Pero no queremos ignorar el poder estético de nuestro trabajo".

Por el momento, el nuevo método de fabricación de celosías de placas sigue siendo difícil de modelar antes de su construcción. Sin embargo, en el futuro, el equipo tiene la intención de crear herramientas CAD fáciles de usar para agilizar y simplificar el proceso de diseño de celosías de kirigami. Según el anuncio del MIT el martes, también esperan investigar formas de reducir los costos computacionales que conlleva la simulación de diseños antes de la producción.

Andrew Paul es redactor de Popular Science que cubre noticias tecnológicas. Anteriormente, fue colaborador habitual de The AV Club y Input, y ha tenido trabajos recientes también presentados por Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC, así como por McSweeney's Internet Tendency. Vive en las afueras de Indianápolis.