Оригами-принципы активно применяются в инженерии: от космических антенн до сворачивающихся укрытий. Но при работе с толстыми материалами возникают проблемы: на месте сгиба появляются щели, а это делает структуру уязвимой.
Исследование под руководством Руя Пэна (Национальный университет Сингапура) и Грегори Чирикджяна (Университет Делавэра, США) предлагает нестандартный ход: убрать часть панелей, а не усложнять структуру.
Существующие методы либо добавляют лишнюю сложность, либо не обеспечивают сплошности поверхности. Мы хотели расширить возможности складных систем.
Вместо трех соединенных панелей на сгибе остаются только две, но удлиненные. Это позволяет устранить зазоры и сохранить подвижность конструкции.
Решение основано на жесткой симметричной трубке, в которой панели соединяются по заданной геометрии. Удлинение оставшихся панелей подбирается строго математически в зависимости от их толщины. Это позволяет конструкции по-прежнему складываться и раскладываться без сбоев.
Разработка универсальна: исследователи протестировали ее на прототипах с разной формой. Поверхность сверху (желтые панели) после раскладывания абсолютно гладкая, а нижние (синие панели) служат опорой.
Метод открывает возможности в:
архитектуре (раскладывающиеся купола и кровли);
робототехнике (в том числе медицинской);
автомобильных компонентах;
космосе (антенны, телескопы).
В сообщении ученые отметили, что методику можно адаптировать под любые задачи — все зависит от масштаба и материала. Исследователи напечатали 3D-прототипы и подтвердили: конструкции складываются и раскладываются без потери формы. При этом не нужны дорогие материалы — важны только точность сборки и надежность соединений.
Ранее мы рассказывали о создании «умных стекол» нового поколения.