Νέο λογισμικό βασίζεται στο σχεδιασμό του origami.
Οι ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Γεωργίας στις ΗΠΑ έχουν αναπτύξει μια νέα προσέγγιση που βασίζεται σε ένα λογισμικό του υπολογιστή, ο οποίος εξομαλύνει τη διαδικασία σχεδιασμού δομών με βάση το origami, διευκολύνοντας τους μηχανικούς και τους επιστήμονες να αντιληφθούν τα γραφικά και τις νέες ιδέες ταυτόχρονα δημιουργώντας τα υποκείμενα μαθηματικά δεδομένα που απαιτούνται για την κατασκευή της δομής για διάφορους τομείς στον πραγματικό κόσμο.
Οι τεχνικές αναδίπλωσης χαρτιού Origami τα τελευταία χρόνια βρίσκονται στο επίκεντρο των ερευνητικών προσπαθειών που επικεντρώνονται στην εξεύρεση πρακτικών εφαρμογών μηχανικής για την αρχαία τέχνη, με ιδέες που κυμαίνονται από αναπτυσσόμενες κεραίες μέχρι ρομποτικά όπλα.
“Η δουλειά μας παρέχει ένα μέσο για την πρόβλεψη της υπολογιστικής πραγματικής συμπεριφοράς ενός αρχιτεκτονικού σχεδιασμού – κάτι που μέχρι τώρα δεν έχει γίνει με ευκολία”, δήλωσε ο Glaucio Paulino, καθηγητής στο Georgia Tech School of Civil and Environmental Engineering. “Με το νέο λογισμικό, μπορούμε εύκολα να απεικονίσουμε και, το σημαντικότερο, να σχεδιάσουμε τη συμπεριφορά των συστημάτων ανάπτυξης, αυτο-συναρμολόγησης και προσαρμογής”.
Η έρευνα, η οποία υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και αναφέρθηκε στις 11 Οκτωβρίου στο περιοδικό Proceedings of the Royal Society A, αφορούσε την κατασκευή ενός μοντέλου υπολογιστή για την προσομοίωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο όψεων ενός διπλωμένου φύλλου, συμπεριλαμβανομένου του πόσο εύκολα και σε ποιο βαθμό οι πτυχές θα κάμπτονται και κατά πόσο οι επίπεδες πλευρές θα παραμορφώνονταν στη διάρκεια της κίνησης.
Μόλις όλα τα τμήματα συνδεθούν και αντιπροσωπεύουν ψηφιακά ένα κομμάτι origami, το μοντέλο θα μπορούσε να προσομοιώσει πώς θα συμπεριφερόταν η δομή με βάση το είδος του υλικού – από μαλακό χαρτί σε σκληρό πλαστικό ή μέταλλο – που θα χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία του αντικειμένου.
“Αυτός ο τύπος μοντελοποίησης ήταν εφικτός ήδη χρησιμοποιώντας ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων , αλλά αυτή είναι μια χρονοβόρα διαδικασία που θα μπορούσε να διαρκέσει ώρες ή ημέρες και παρέχει πολλά άχρηστα στοιχεία”, δήλωσε ο Ke Liu, ένας απόφοιτος της Georgia Tech που εργάστηκε στο έργο . “Η νέα μας διαδικασία είναι πολύ πιο γρήγορη και μας δίνει τα βασικά στοιχεία για το πώς λειτουργεί το origami”.
Το λογισμικό, το οποίο ονομάζεται MERLIN, επιτρέπει στους ερευνητές να προσομοιώσουν το πώς οι δομές των origami θα ανταποκριθούν στις δυνάμεις συμπίεσης από διαφορετικές γωνίες – μία κάθε φορά ή αρκετές ταυτόχρονα. Οι ερευνητές μπορούν στη συνέχεια να προσαρμόσουν γρήγορα τις παραμέτρους για τον τύπο του χρησιμοποιούμενου υλικού ή από ποια γωνία συμπιέζονται για να δουν πώς θα άλλαζε τη συμπεριφορά του κομματιού.
Για μία από τις προσομοιώσεις τους, οι ερευνητές αναδημιουργούσαν μια αναδιπλούμενη τσάντα δώρων μπουκαλιών κρασιού που χρησιμοποιεί ένα κυλινδρικό κέλυφος origami που ονομάζεται μοτίβο Kresling. Όταν η κορυφή της δομής συμπιέζεται σε ένα κατώτατο σημείο, τα τμήματα του σάκου καταρρέουν σε αυτά σε πολλαπλά στάδια.
“Το λογισμικό μας επιτρέπει επίσης να δούμε πού αποθηκεύεται η ενέργεια στη δομή και να κατανοήσουμε καλύτερα και να προβλέψουμε πώς τα αντικείμενα θα κάμπτονται, θα στρίβουν και θα κουμπώνουν”, είπε ο Paulino.
Ο Paulino και η ομάδα του πρόσφατα σχεδίασε μια δομή origami που μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να διπλώνουν σε διάφορα σχήματα. Ο στόχος ήταν να τεθούν οι βάσεις για δομές που θα μπορούσαν ενδεχομένως να αναμορφωθούν, όπως μια κεραία που θα μπορούσε να αλλάξει το σχήμα της και να λειτουργήσει σε διαφορετικές συχνότητες.
«Με αυτή τη νέα σχεδιαστική προσέγγιση, είμαστε σε θέση να κατανοήσουμε κάθε επανάληψη του σχεδιασμού, που θα καθοδηγήσει τις επιλογές σχεδιασμού μας και τελικά θα μας δώσει περισσότερη δύναμη για την τελειοποίηση αυτών των δομών», είπε ο Paulino.
Το λογισμικό θα παρέχεται δωρεάν για άλλους ερευνητές που θα το χρησιμοποιήσουν ως εκπαιδευτικό εργαλείο για τους προπτυχιακούς φοιτητές της Georgia Tech.
