https://frosthead.com

Jak Origami rewolucjonizuje wzornictwo przemysłowe

Kiedy Anton Willis przeprowadził się do swojego mieszkania w San Francisco, miał problem z przestrzenią: nie było miejsca na ukochany kajak. Dorastał wiosłując po Pacyfiku i lokalnych wodach w hrabstwie Mendocino. Odzyskanie go z magazynu było niedogodnością, którą postanowił rozwiązać.

Inspirację odnalazł w opowiadaniu New Yorkera z 2007 roku o Robercie Langu, fizyku z NASA, który w 2001 roku został etatowym origami. Lang wykorzystał swoje zaplecze matematyczne do przeniesienia sztuki składania na nowe granice, tworząc dzieła, których wcześniej nie było możliwe. Zaczynał odkrywać praktyczne możliwości, takie jak pojemniki, implanty medyczne i poduszki powietrzne.

„Zacząłem myśleć o tym, czy mógłbym złożyć kajak jak kawałek papieru” - mówi Willis, który niedawno ukończył architekturę na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.

Zrobił małe origami jako dziecko, ale nic wyrafinowanego. Zaczął składać jeden model po drugim, wygłupiać się w weekendy. Wykonanie kształtu kajaka było stosunkowo łatwe, ale drugi zestaw fałd, aby przekształcić pojedynczy arkusz materiału w pudełko wystarczająco małe, aby pomieścić w dużym plecaku, okazał się trudny. Dwa lata i ponad 25 projektów później miał działający prototyp, który uruchomił kalifornijską firmę Oru Kayak i zachwycił panel „Shark Tank”. Oru, gdzie Willis jest głównym projektantem, sprzedaje teraz cztery modele składanych kajaków . Jeden z nich jest nawet w Muzeum Sztuki Nowoczesnej w San Francisco.

Montaż kajaka Oru Montaż kajaka oru (kajak oru)

Chociaż myślimy o origami jako sztuce, coraz częściej jest wykorzystywana przez firmy i badaczy w przestrzeni kosmicznej, medycynie, robotyce, architekturze, bezpieczeństwie publicznym i wojsku do rozwiązywania dokuczliwych problemów projektowych, często w celu dopasowania dużych rzeczy do małych przestrzeni. Amerykańskie Towarzystwo Inżynierów Mechanicznych obejmuje teraz origami na corocznych konferencjach. Podobnie jak American Mathematical Society.

W centrum tej transformacji jest niewielka liczba naukowców i inżynierów opowiadających się za praktycznymi zastosowaniami sztuki japońskiej. Najważniejszym z nich jest Lang, namiętny prozelitarz sztuki i nauki o origami. Uzyskał tytuł licencjata w Caltech i tytuł magistra na Uniwersytecie Stanforda, oba w dziedzinie elektrotechniki, zanim ukończył doktorat. w dziedzinie fizyki stosowanej w Caltech. Złożył się, by się zrelaksować, projektując głównie robaki i zwierzęta - pustelnika, myszy w pułapce na myszy, mrówki. Niektórzy zajęli mu tygodnie na projektowanie i godziny składania. Krótko po tym, jak rozpoczął pracę w NASA Jet Jet Propulsion Laboratory w 1988 r. (Lang opublikował ponad 80 artykułów i ma 50 patentów), złożył naturalnej wielkości zegar z kukułką.

W 2001 roku odszedł z pracy w firmie światłowodowej JDS Uniphase, aby skoncentrować się na swojej sztuce. Napisał artykuł opisujący algorytm projektowania origami. Potem pojawiły się kolejne artykuły. Pisał książki, kapryśne i poważne, oraz programy komputerowe o nazwach takich jak TreeMaker i Tessellatica, które wykonują proste modele sylwetki i tworzą wzory zagnieceń. Jeden artykuł przykuł uwagę inżynierów z Lawrence Livermore National Laboratory, którzy pracowali nad soczewką teleskopu, którą musieli złożyć, aby podróżować w kosmos. Pomógł zaprojektować prototypowy obiektyw wielkości boiska do futbolu dla Okularów, który zostałby rozciągnięty do wielkości Manhattanu, gdyby projekt został sfinansowany. Skonsultował się również w sprawie podobnego projektu z Jet Propulsion Laboratory o nazwie Starshade, ogromnej, składanej tęczówki, która blokowałaby światło odległych gwiazd, aby poprawić możliwości teleskopu kosmicznego.

Obecnie Lang dzieli swój czas między sztukę i doradztwo przy różnorodnych projektach z partnerami korporacyjnymi i akademickimi. „Każdy dobry naukowiec jest po części artystą” - mówi.

Prace naukowe Langa przyciągnęły Larry'ego L. Howella, profesora inżynierii i badacza z Brigham Young University, po tym, jak doktorant zasugerował zbadanie origami w celu stworzenia rozwiązań inżynieryjnych. „Zdaliśmy sobie sprawę, że od tych artystów origami możemy nauczyć się wielu rzeczy, które mogą pomóc nam w inżynierii w sposób, którego nie odkrylibyśmy przy użyciu naszych tradycyjnych metod” - mówi.

Współpracowali przy wielu projektach. Howell przyznaje, że początkowo był ostrożny, zwłaszcza podczas ubiegania się o fundusze federalne. Miał wizje senatora pytającego, dlaczego federalne pieniądze na badania przeznaczane są na origami, coś, co jego 10-letni wnuk wiedział, jak to zrobić. Jednym z początkowych projektów finansowanych przez National Science Foundation było zaprojektowanie układu słonecznego, który podczas startu zwarł się do 9 stóp, ale został rozmieszczony na przestrzeni 82 stóp w przestrzeni w celu wytworzenia energii. To zapewniło wiarygodność origami w nowoczesnym designie. Potem pojawiły się kolejne projekty i więcej artykułów naukowych.

Howell i jego studenci-badacze nurkowali w medycynie, gdzie używanie origami do tworzenia kompaktowych urządzeń jest szczególnie przydatne w chirurgii robotycznej. Wynaleźli oriceps, małe chwytaki chirurgiczne oparte na pomyśle origami zwanym chompers. Stworzyli zwijacz, który odsuwa na bok narząd podczas operacji zrobotyzowanej, który można wprowadzić przez małe nacięcie, a następnie rozłożyć w ciele. Intuitive Surgical, firma produkująca systemy chirurgiczne da Vinci, udzieliła licencji na swoje patenty.

Po rozmowie z urzędnikami w Agencji Bezpieczeństwa Wewnętrznego zespół Howella współpracował z Langiem i zaprojektował składaną tarczę Kevlar, która chroni dwie lub trzy osoby. Umowa licencyjna jest w trakcie negocjacji. Konsultowali się z firmą kolejową w celu zaprojektowania owiewek origami z przodu lokomotyw, które składają się, gdy samochody są połączone, ale rozkładają się, gdy są z przodu, co czyni je bardziej aerodynamicznymi. Howell twierdzi, że owiewki pozwalają zaoszczędzić milion dolarów rocznie na kosztach paliwa. I zaprojektowali lepiej dopasowaną pieluchę dla dorosłych za pomocą origami.

Lang twierdzi, że wielu badaczy wykonało podobną pracę niezależnie. „Chociaż wtedy o tym nie wiedziałem, byli inni ludzie majstrujący przy matematyce, origami i technologii” - mówi. „Myślę, że nie tyle jedna osoba uruchomiła tę dziedzinę, ale osiągnęliśmy krytyczną masę pomysłów i zaangażowali się ludzie z matematycznym wykształceniem, a ty rozkwitłeś.”

Robot z Harvardu użył origami do zaprojektowania chwytaka do łapania stworzeń głębinowych o miękkich ciałach, takich jak meduza, bez wyrządzania im szkody. Badacze z Oxford University opracowali stent na serce, który działa przy użyciu tradycyjnego origami bomby wodnej. Manan Arya, inżynier z Jet Propulsion Laboratory, ma przydomek „naczelny origamist”. Napisał rozprawę doktorską na temat wykorzystania origami w nadbudówkach kosmicznych.

Erik Demaine, profesor informatyki w Massachusetts Institute of Technology i syn rzeźbiarza, podąża ścieżką Langa, zajmując się sztuką origami i badaniami. Zdobył „genialny” grant MacArthura na badania dotyczące składania i zginania. „W ciągu ostatnich kilku lat było znacznie więcej emocji związanych z inżynierią i naukowymi zastosowaniami origami, że można tworzyć praktyczne struktury, które zasadniczo zmieniają ich kształt”, powiedział ankieterowi PBS . „Składanie pozwala myśleć o transformacji kształtu”.

Lang uważa, że ​​odwołanie wykracza poza funkcję. „Rozwiązaniem problemów origami jest estetyczna elegancja, która jest nieco nieoczekiwana i trochę piękna”, podsumowuje. „Kiedy widzisz rozkładaną strukturę, taką jak układ słoneczny, z wszystkimi tymi panelami poruszającymi się w różnych kierunkach, a następnie nagle rozszerza się w sposób, który nie wydawał się możliwy, który pobudza wyobraźnię ludzi”.

Jak Origami rewolucjonizuje wzornictwo przemysłowe